Evolutionäre Biosystematik von Veronica und Verwandten

Wenn sich im Frühjahr manche Wiesen und Parkrasen blau färben, erfreuen wir uns häufig an Veronica, dem Ehrenpreis. Obwohl der Echte Ehrenpreis eine traditionelle Volksheilpflanze ist, nehmen wir diese Pflanzen ansonsten jedoch hauptsächlich als Gartenunkraut wahr. Damit missachten wir eine der erfolgreichsten Pflanzengattungen, die es nämlich geschafft hat, fast jeden außer-tropischen Lebensraum zu besiedeln, den es gibt. Dementsprechend vielfältig sind die Lebensformen: Sträucher, Zwergsträucher, Stauden, aber auch viele Einjährige, einige sogar extrem reduzierte Winzlinge. Von den Halbwüsten und Steppen Zentral- und Vorderasiens bis zu den Nassstandorten der Quellbäche und Flüsse, hinauf in die Hochlagen der Gebirge und hinein in verschiedene Waldtypen finden wir die Arten dieser Gattung. Die meisten leben in der nördlichen Hemisphäre, aber einige Verwandte erreichten auch Australien und Neuseeland. Viele Arten sind uns Menschen in den Gärten und Äckern, als Beikräuter des Kulturlandes, überall auf der Welt gefolgt, bei einigen von ihnen ist ihre ursprüngliche Heimat unerforscht. Was ist der Grund für diesen Erfolg? Obwohl besonders die europäischen Arten seit langem gut untersucht sind, herrscht immer noch Unklarheit über die Verwandtschaftsverhältnisse zwischen den Arten und auch zu den nächsten Gattungen. Phytochemie, Embryologie, Karyologie und Samen-Feinstruktur scheinen der bisherigen, auf Grob-Morphologie beruhenden Klassifikation zu widersprechen. Dazu kommen nun neuere molekulare Untersuchungsergebnisse, die der traditionellen Klassifikation ebenfalls widersprechen. Ist diese einheitlich erscheinende Gattung vielleicht auf Parallelevolution zurückzuführen? - Weitere Untersuchungen im Rahmen dieses Projektes sollen nun Antwort bringen auf Fragen wie: Wie hat sich die Gattung über die Welt ausgebreitet? Welche Merkmale sind in der Evolution stabil geblieben und welche Merkmale sind mehrfach parallel in den Arten aufgetaucht, sodass Veronica schon das Kalei-doskop des Pflanzenreichs genannt wurde? Gibt es noch geschichtlich altertümliche, reliktäre Arten? - Die Untersuchung einer so großen Gattung lässt sich kaum in einem Zug auf alle Arten ausdehnen. Neben der Erforschung der Verwandtschaftsverhältnisse der Großgruppen sollen daher einige Artengruppen näher untersucht werden, um die Bedeutung einiger Evolutionsmechanismen zu analysieren. Wie hat sich die Gattung während der Eiszeiten diversifiziert? Wie erfolgte die Eroberung so verschiedenartiger Lebensräume (Ökoradiation)? Welche Bedeutung hat Polyploidie für die Evolution der Gattung? Und welche Rolle spielt Hybridisierung? Wie exakt lassen sich die Arten und Unterarten voneinander abgrenzen? - Dieses Forschungsprojekt soll uns Antworten auf die vorge-nannten Fragen geben und uns damit helfen zu verstehen, wie Pflanzen im Laufe der Evolution erfolgreich auf Veränderungen der Umwelt - seien sie durch das Klima, seien sie durch den Menschen verursacht - reagieren.

Egal ob in den Halbwüsten Zentralasiens, in Bächen und Seen Mitteleuropas oder auf über 5000 Metern im Himalaja - der Veronica, auch bekannt als Ehrenpreis, begegnet man mit Ausnahme der tropischen Regenwälder überall auf unserer Erde. Es ist erstaunlich wie die mehr als 450 Arten der Gattung mit den vierlappigen Blüten nahezu jeden Fleck der Erde eroberten. In unserem Projekt haben wir zunächst die Verwandtschaftsverhältnisse weltweit untersucht und zeigen können, dass z.B. die neuseeländischen Arten ("Hebe") von den nordhemisphärischen Arten abstammten. Wichtiger ist noch, dass einjährige Arten anscheinend mehrfach unabhängig von einander entstanden sind. Dies erlaubt es die Evolution der Einjährigkeit näher zu untersuchen. So konnte die Hypothese bestätigt werden, dass einjährige Arten eine schnellere Evolution ihrer DNA zeigen als Mehrjährige. Eine andere Hypothese, die besagt, dass Einjährige ein kleineres Genom haben als Mehrjährige, wurde für Veronica widerlegt. Dieses Resultat früherer Untersuchungen beruht vermutlich auf einer Korrelation von Einjährigkeit mit Selbstbestäubung. Letzteres ist wohl der entscheidende Faktor, der zu einem kleineren Genom führt. Detailliertere Analysen kleinerer Artengruppen zeigten, dass die mediterrane V. cymbalaria ein Hybrid ist, der mehrfach unabhängig voneinander aus seinen Ursprungsarten entstanden ist. Äußerst geringe genetische Diversität wurde bei V. bellidioides aus den Alpen festgestellt, was vermutlich auf eine extreme Reduktion der Individuenzahl während der Eiszeiten zurückzuführen ist. Die in Europa in ähnlichen Lebensräumen weiter verbreitete V. alpina hat zwar mehr genetische Diversität, jedoch nicht soviel wie ihre nordamerikanischen Verwandten. Es erscheint daher plausibel, dass die Eiszeiten sehr viel gravierender für alpine Pflanzen Europas waren als für jene Nordamerikas.