Advanced

Genetic variation and population differentiation in the forest herb Lathyrus vernus (Fabaceae)

Schiemann, Katarina LU (2002)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Vårärt (Lathyrus vernus) är en skogsväxt som tillhör familjen ärtväxter (Fabaceae). Den förekommer hos oss i södra och mellersta Sverige och har sin nordligaste utbredning vid Höga kusten, där den förekommer i geografiskt isolerade populationer på sydsluttningar med gynnsamt klimat. I övrigt har vårärten sitt utbredningscentrum i centrala och östra Europa. Med denna avhandling har jag velat undersöka den genetiska variationen hos vårärt, både i karaktärer som är förmodat neutrala (enzymer och bladform) och i karaktärer som antas vara under stark selektion (reproduktiva karaktärer). Materialet till undersökningen insamlades från tre regioner: Centraleuropa, södra och mellersta Sverige.... (More)
Popular Abstract in Swedish

Vårärt (Lathyrus vernus) är en skogsväxt som tillhör familjen ärtväxter (Fabaceae). Den förekommer hos oss i södra och mellersta Sverige och har sin nordligaste utbredning vid Höga kusten, där den förekommer i geografiskt isolerade populationer på sydsluttningar med gynnsamt klimat. I övrigt har vårärten sitt utbredningscentrum i centrala och östra Europa. Med denna avhandling har jag velat undersöka den genetiska variationen hos vårärt, både i karaktärer som är förmodat neutrala (enzymer och bladform) och i karaktärer som antas vara under stark selektion (reproduktiva karaktärer). Materialet till undersökningen insamlades från tre regioner: Centraleuropa, södra och mellersta Sverige. Populationerna klassificerades som små om antalet blommande individ understeg 150, eller stora om antalet var större än 500. Enligt teoretiska modeller antas populationer i utkanten av en arts utbredning ha mindre genetisk variation än centrala populationer, detta som en följd av t ex genetisk drift, lågt genflöde, inavel eller migrationseffekter. Många undersökningar stöder dessa modeller. Även små populationer löper en större risk att förlora genetisk variation genom inavel och genetisk drift. Man kan därför anta att det finns ett positivt samband mellan populationsstorlek och genetisk variation, ett mönster som ofta observerats i enzymundersökningar. Den största delen av den enzymbaserade genetiska variationen hos vårärt berodde på skillnader mellan individer inom populationer, medan en mindre del berodde på skillnader mellan populationer eller regioner. Fördelningen av variationen i reproduktiva karaktärer visade samma mönster som för enzymerna, även om det fanns större skillnader mellan populationer och regioner. Fördelningen av variationen i bladform var beroende på hur man kvantifierade bladformen. Variationen i enzymer visade ett geografiskt mönster som grupperade populationerna motsvarande de tre regionerna. Den genetiska variationen var också signifikant korrelerad med det geografiska avståndet mellan populationerna. Variationen i bladform visade också ett regionalt mönster, där bladen i centraleuropeiska populationer var smalare och hade tydligare bladudd än de mer äggrunda bladen hos individ från de svenska populationerna. Variationen i de reproduktiva karaktärerna avvek genom att inte visa något regionalt mönster. Skillnader i variationsmönster i de olika karaktärerna avspeglar förmodligen skillnader i den relativa betydelsen av genetisk drift och naturlig selektion. Hos vårärt fanns det ingen signifikant skillnad i mängd genetisk variation mellan regioner: de marginella populationerna var minst lika variabla som de mer centrala populationerna. Populationer klassificerade som små hade inte mindre genetisk variation än de stora populationerna, och det fanns inga starka samband mellan populationsstorlek och de olika reproduktiva karaktärernas medelvärde. Möjligen kan vårärtens långa generationstid ha betydelse för bibehållandet av variationen inom populationerna. Arten kan också ha vandrat in i Skandinavien på ett sådant sätt att väldigt lite variation har gått förlorat. (Less)
Abstract
In the present thesis, I investigated patterns of genetic variation in the forest herb Lathyrus vernus (Fabaceae), using plant material from different-sized populations representing three geographically separated regions: central Europe, southern and central Sweden. My studies included presumably neutral or weakly selected characters (allozymes and leaflet shape) as well as characters that should be under strong directional selection (e.g. flower and fruit production). The observed patterns were related to geographic distribution (marginality) and population size. Multivariate analyses of allozyme data showed a clear latitudinal pattern, grouping the populations into clusters that corresponded with the three geographical regions. Leaflet... (More)
In the present thesis, I investigated patterns of genetic variation in the forest herb Lathyrus vernus (Fabaceae), using plant material from different-sized populations representing three geographically separated regions: central Europe, southern and central Sweden. My studies included presumably neutral or weakly selected characters (allozymes and leaflet shape) as well as characters that should be under strong directional selection (e.g. flower and fruit production). The observed patterns were related to geographic distribution (marginality) and population size. Multivariate analyses of allozyme data showed a clear latitudinal pattern, grouping the populations into clusters that corresponded with the three geographical regions. Leaflet shape showed the same regional pattern as the allozymes, but had larger between-population and between-region components in the hierarchical analyses, whereas variation in characters closely connected with fitness was unrelated to allozyme variation, regardless of whether the analyses involved geographic patterns or hierarchical structure. In general, the results indicate a more consistent effect of marginality on allele frequencies at allozyme loci and on mean leaflet shape than on reproductive characters, a possible reflection of differences in the strength of natural selection and genetic drift affecting different characters. I found no significant difference in levels of allozyme variation between small and large populations or between central and marginal populations, and there was no tendency for reproductive performance variables to covary with population size. Further, estimates of inbreeding depression provided no evidence for a long history of purging selection in small or marginal population of L. vernus. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
opponent
  • Prof Nordal, Inger, Biologisk institutt, Universitetet i Oslo
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
chemotaxonomy. Physiology of nonvascular plants, Systematisk botanik, taxonomi, morfologi, kemotaxonomi. Växters fysiologi (inte kärlväxter)., taxonomy, morphology, phytogeography, inbreeding depression, Systematic botany, small population size, marginality, reproductive characters, leaflet shape, allozymes, Lathyrus vernus, genetic variation
pages
90 pages
publisher
Department of Ecology, Lund University
defense location
Blå hallen, Department of Ecology, Sölvegatan 37, Lund
defense date
2002-10-04 10:15
external identifiers
  • Other:ISRN: SE-LUNBDS/NBBE-02/1067+90pp
ISBN
91-7105-173-2
language
English
LU publication?
yes
id
80ede4bc-8228-437d-bf4e-82f7d33cb977 (old id 464914)
date added to LUP
2007-09-06 15:47:16
date last changed
2016-09-19 08:45:13
@misc{80ede4bc-8228-437d-bf4e-82f7d33cb977,
  abstract     = {In the present thesis, I investigated patterns of genetic variation in the forest herb Lathyrus vernus (Fabaceae), using plant material from different-sized populations representing three geographically separated regions: central Europe, southern and central Sweden. My studies included presumably neutral or weakly selected characters (allozymes and leaflet shape) as well as characters that should be under strong directional selection (e.g. flower and fruit production). The observed patterns were related to geographic distribution (marginality) and population size. Multivariate analyses of allozyme data showed a clear latitudinal pattern, grouping the populations into clusters that corresponded with the three geographical regions. Leaflet shape showed the same regional pattern as the allozymes, but had larger between-population and between-region components in the hierarchical analyses, whereas variation in characters closely connected with fitness was unrelated to allozyme variation, regardless of whether the analyses involved geographic patterns or hierarchical structure. In general, the results indicate a more consistent effect of marginality on allele frequencies at allozyme loci and on mean leaflet shape than on reproductive characters, a possible reflection of differences in the strength of natural selection and genetic drift affecting different characters. I found no significant difference in levels of allozyme variation between small and large populations or between central and marginal populations, and there was no tendency for reproductive performance variables to covary with population size. Further, estimates of inbreeding depression provided no evidence for a long history of purging selection in small or marginal population of L. vernus.},
  author       = {Schiemann, Katarina},
  isbn         = {91-7105-173-2},
  keyword      = {chemotaxonomy. Physiology of nonvascular plants,Systematisk botanik,taxonomi,morfologi,kemotaxonomi. Växters fysiologi (inte kärlväxter).,taxonomy,morphology,phytogeography,inbreeding depression,Systematic botany,small population size,marginality,reproductive characters,leaflet shape,allozymes,Lathyrus vernus,genetic variation},
  language     = {eng},
  pages        = {90},
  publisher    = {ARRAY(0x8fa7410)},
  title        = {Genetic variation and population differentiation in the forest herb Lathyrus vernus (Fabaceae)},
  year         = {2002},
}