Sexuality, apomixis and polyploidy; Potentilla argentea as a critical example

Abstract

Finding a diploid facultative apomictic plant species would give a great opportunity to solve problems concerning the existence and persistence of sexuality and also, it would be a possible source to get a transferable apomictic gene from. The putative diploid facultative apomict Potentilla argentea from southern Sweden was investigated with RAPD, isozymes and flow cytometry. Its mode of reproduction in nature was found to be sexual, primarly by self-fertilization but outcrossing occured at a measurable rate. No traces of apomixis were found. All offspring from artificial crosses in greenhouse environments, both with diploid and hexaploid pollen donors, were sexually derived. Also in this experiments no traces of apomixis could be found. Two tetraploid hybrids were obtained in crosses between diploid and hexaploid P. argentea. Diploid and hexaploid Potentilla argentea L (s.l.) are found in extensive sympatry in southern Sweden. The hexaploid form is an allohexaploid. Due to similarities in morphology and isozymes we suggested the diploid form to be one of the parent species. We found any evidence of multipel origin of the hexaploid form. Instead the many clones found in the investigation area is suggested to be a result of apomictic reproduction intervined by occasional outcrossing. All offspring in artificial crosses in greenhouse, except one with 9x, were apomicticly reproduced.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Denna avhandling utgår ifrån en önskan att finna en växtart som är diploid fakutativ apomikt. En diploid är en organism som, liksom människan, innehåller två kromosomuppsättningar, och en fakultativ apomikt är en växt som sätter frön både sexuellt (med befruktning) och apomiktiskt (utan befruktning). En växt med de begärda egenskaperna skulle ge oss goda möjligheter att studera hur förmågan till sexuell förökning uppkommit och hur den vidmaktshålls. Dessutom skulle en sådan växt utgöra ett bra utgångsmaterial för att karaktärisera och klona en eventuell gen för apomiktisk fröproduktion. En isolerad gen för apomixi skulle kunna bli till stor praktisk nytta för växtförädlare och bönder. En av de få växtarter i världens flora som föreslagits ha den önskvärda kombinationen av egenskaper, är den diploida formen av femfingerört (Potentilla argentea L.). Den påträffas på torrare marker, som ogödslade ängar, stigar och stränder i norra delarna av både Asien och Europa. I södra Sverige förekommer den ofta sympatriskt (i samma populationer) med en hexaploid form av P. argentea (där varje individ har sex kromosomuppsättningar). De två formerna är varandra mycket lika och behandlas här som tillhörande Potentilla argentea (sensu lato). För att kunna karaktärisera de olika varianter och kombinationer av reproduktionssätt som finns hos växter krävs goda genetiska markörer. I våra undersökningar har vi arbetat med isoenzymer, RAPD (random amplified polymorphic DNA) och flödescytometri. Säkerheten i analyserna ökades genom att använda dom parallellt. Vid en detaljerad undersökning av två olika naturliga populationer av diploid P. argentea visade det sig att alla frön hade blivit sexuellt producerade. Till allra största delen hade de uppkommit genom självbefruktning. Inga mätbara spår av apomixi kunde upptäckas. Även efter kontrollerade korsningar i växthusmiljö blev resultatet detsamma: alla frön producerades sexuellt och inga spår av apomixi kunde noteras. Slutsatsen vi drar från dessa studier är således, att diploid Potentilla argentea inte skall betraktas som en fakultativ apomikt. I en annan studie visade den hexaploida formen av P.argentea ett mönster av genetisk variation som passar ihop med att den främst reproducerar sig apomiktiskt. Det finns många kloner av växten i naturen, ungefär en per population. Inga av våra resultat tyder på att den hexaploida formen nyskapas ständigt. Istället är det troligare, att det stora antalet kloner förklaras av att längre perioder med apomiktisk fröproduktion blandas med enstaka sexuella händelser. Äkta sexualitet uppträder uppenbart endast i undantagsfall; den enda sexuellt producerade avkomma vi erhöll i våra korsningsförsök mellan hexaploider, avvek i ploidinivå (9X) från sina föräldrar. Den diploida och hexaploida formen av P. argentea är varandra morfologiskt mycket svårskiljbara i naturen. I våra studier fann vi såväl likheter som olikheter dem emellan. Vår slutsats är att den hexaploida formen av P. argentea är en allopolyploid med den diploida formen som en av föräldraarterna.

• author: Holm, Svante
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Loeschcke, Volker, Inst. for Genetik og Ekologi, Århus, Denmark
• publishing date: 1996
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Genetics
• keywords: flow cytometry, RAPD, isozyme, crossings, population, Potentilla argentea, clonal, reproduction, Sexuality, apomixis, Genetics, cytogenetics, Genetik, cytogenetik
• pages: 140 pages
• defense location: Department of Genetics, Sölvegatan 29, Lund, Sweden
• defense date: 1996-10-18 10:15:00
• external identifiers: other:ISRN: LUNBDS/NBGE 1025/001-140 (1996)
• language: English
• LU publication?: no
• additional info: The information about affiliations in this record was updated in December 2015. The record was previously connected to the following departments: Genetics (Closed 2011) (011005100)
• id: 27bedc7c-9415-4f15-87d8-080ec5b7770c (old id 28745)
• date added to LUP: 2016-04-04 10:35:39
• date last changed: 2018-11-21 20:59:39