008240612s2022      us  |||||||||||||||c||eng  d
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■035    ▼a(MiAaPQ)AAI29169351
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a580
■1001  ▼aFreund,  Forrest.
■24510▼aThe  Genus  Isoetes  L.,  Evolution,  Diversification  and  Population  Structure  in  a  Free-Sporing  Heterosporous  Lycophyte▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]:▼bUniversity  of  California,  Berkeley.  ▼c2022
■260  1▼aAnn  Arbor  :▼bProQuest  Dissertations  &  Theses,  ▼c2022
■300    ▼a1  online  resource(172  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Rothfels,  Carl.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  California,  Berkeley,  2022.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aAmong  land  plants,  one  of  the  most  cryptic  lineages  is  the  genus  Isoetes  L.,  both  in  terms  of  public  awareness  and  appearance.  Taxonomically,  Isoetes  are  members  of  the  vascular  plant  Division  Lycopodiophyta,  the  sister  lineage  to  the  more  well-known  and  lineage  rich  Euphyllophyta,  which  includes  both  the  Monilophytes  (ferns)  and  Spermatophytes  (seed  plants).  Lycophytes  are  comprised  of  three  extant  lineages,  the  homosporous  order  Lycopodiales,  which  have  the  greatest  extant  generic  diversity  within  the  lineage,  and  the  heterosporous  Selaginellales  and  Isoetales,  both  of  which  are  contemporarily  monogeneric.  Lycophytes  are  united  by  a  few  key  features,  including  the  microphyll,  a  leaf  type  unique  to  the  lineage,  and  adaxial  placement  of  the  sporangia  on  the  sporophylls.  Like  the  Monilophytes,  Lycophytes  are  free-sporing  plants.  As  such,  they  have  a  pronounced  alternation  of  generations,  with  a  large,  dominant  diploid  sporophyte  producing  haploid  spores  via  meiosis,  which  go  on  to  germinate  into  haploid  gametophytes.  These  gametophytes  produce  either  or  both  haploid  eggs  and  sperm,  which  unite  within  the  gametophyte's  archegonia  to  produce  a  new  diploid  sporophyte  embryo.The  Isoetalean  lycopods,  both  extinct  and  extant,  are  particularly  unique  among  their  relatives  due  to  both  a  suite  of  unusual  characters.  One  of  the  first  and  most  obvious  of  them  is  their  growth  form.  Unlike  their  fellow  lycophytes,  which  have  unipolar  growth,  meaning  they  grow  and  elongate  via  a  terminal  apical  meristem  on  the  shoot  system,  and  produce  adventitious  roots  from  this  stem  axis,  Isoetaleans  have  bipolar  growth  like  most  Spermatophytes.  And,  like  the  non-monocot  Spermatophytes,  the  Isoetaleans  undergo  secondary  growth,  adding  both  cortical  tissue  and  secondary  vascular  tissue  via  a  meristematic  region  known  as  the  prismatic  layer.  In  the  extinct  Isoetalians,  these  two  traits  allowed  them  to  become  arborescent,  with  some  of  the  largest  members,  such  as  Lepidodendron  Sternberg  growing  to  over  ten  meters  tall.Today,  Isoetes  is  the  only  remaining  member  of  Isoetales  Prantl.  The  genus  appears  to  have  arisen  in  the  Triassic  and  can  be  found  throughout  the  non-polar  regions  of  the  world  in  seasonally  to  permanently  hydric  to  aquatic  habitats.  Morphologically,  Isoetes  have  a  highly  conserved  base  bodyplan;  almost  all  of  them  are  small,  perennial,  semi-herbaceous  geophytes  whose  body  is  comprised  of  a  highly  reduced  1-3  lobed,  corm-like  trunk,  an  apical  rosette  of  long,  simple,  linear  leaves,  and  numerous  roots  that  emerge  from  their  basal  furrow.  Species  are  identified  through  a  combination  of  habitat,  spore  color,  ornamentation  and  size,  leaf  morphology,  corm  lobe  numbers,  and  size  of  the  plants  themselves.  Because  their  morphology  is  so  conserved,  species  identification  can  be  difficult  in  areas  where  multiple  taxa  overlap,  especially  when  the  taxa  in  question  are  close  relatives,  as  the  plants  are  known  to  readily  hybridize  with  one  another,  or  form  allopolyploids.Modern  Isoetes  can  be  broken  up  into  five  distinct  sub-clades,  which  predominantly  correspond  to  their  geographic  range.  There  is  the  Gondwanan  clade,  which  is  found  in  Southern  Africa,  South  America,  India  and  Australia.  The  Laurasian  clade,  which  occur  in  the  Mediterranean  region  of  Europe  and  North  Africa,  North  America,  and  India.  The  Italian  clade,  which  occurs  in  and  around  the  Italian  peninsula.  The  Austro-Asian  clade,  found  in  Eastern  and  Southern  Asia,  India  and  Australia.  And  the  American  clade,  which  is  found  in  North  and  South  America,  as  well  as  a  few  circumboreal  species,  and  the  only  known  species  in  Oceania.  Because  Isoetes  is  so  morphologically  conserved,  prior  to  molecular  phylogenetics  it  was  assumed  that  spore  morphology  or  habitat  types  defined  the  taxonomic  groups,  which  we  now  know  not  to  be  the  case.  In  fact,  these  traits  are  quite  labile,  particularly  when  polyploids  are  involved.  In  this  dissertation,  I  explore  the  evolution  of  one  of  the  traits  in  extant  Isoetes  through  ancestral  state  reconstruction,  as  well  as  conduct  multi-locus  population  genetic  and  phylogenetic  analyses  to  determine  if  the  species  composition  in  one  of  the  sub-clades  found  on  the  West  Coast  of  North  America. In  my  first  chapter,  I  take  published  morphological  data  on  the  corms  of  modern  Isoetes  in  conjunction  with  one  of  the  most  recently  published  genus-wide  phylogenies  to  infer  how  the  number  of  corm  lobes  have  evolved  within  the  genus.  Contemporary  Isoetes  are  either  bi-lobate  or  tri-lobate,  a  trait  that  does  not  seem  to  be  restricted  to  a  single  clade,  but  has  arisen  in  multiple  different  lineages.  To  examine  the  evolution  of  this  convergent  morphology,  I  conducted  an  extensive  literature  review  of  published  type  descriptions  in  conjunction  with  monographic  sources  to  code  the  trait  of  corm  lobation  in  as  many  species  of  Isoetes  as  possible,  with  special  emphasis  placed  on  finding  descriptions  of  species  included  in  said  phylogeny.  Using  the  program  RevBayes  using  Reversable  Jump  Markov  Chain  Monte  Cristo  (RJMCMC)  and  the  15,000  tree  posterior  distribution  from  Larsen  and  Rydin  2016,  we  inferred  which  of  the  five  evolutionary  models  of  change  in  corm  lobation  (bi-to-tri,  tri-to-bi,  1-rate  reversable,  2-rate  reversable,  and  invariant).  From  the  ancestral  state  reconstruction  and  model  analysis,  the  most  well  supported  model  of  character  evolution  of  corm  lobation  in  extant  Isoetes  an  irriversable  change  from  tri  to  bilobate,  though  the  reversable  models  had  significant  non-zero  probabilities  as  well.In  my  second  chapter,  I  generated  novel  molecular  data  for  the  Pacific  Laruasian  clade  (PLC),  a  small,  disjunct  sub-clade  found  on  the  west  coast  of  North  America  in  Southern  British  Columbia,  Washington,  Idaho,  Oregon,  California  and  northern  Baja,  for  the  purpose  of  generating  a  clade  wide  phylogeny  and  population  genetics  analysis.  The  nearest  relatives  of  this  subclade  are  found  in  Europe  and  India,  with  the  estimated  divergence  time  between  the  two  dated  to  around  34  MYA  during  the  transition  from  the  Eocene  to  Oligocene.  8-12  individuals  were  collected  from  22  populations  located  across  much  of  the  range  (specifically  California  and  Oregon)  of  and  identified  to  the  following  species  based  on  the  published  keys:  Isoetes  nuttallii  and  Isoetes  orcuttii.  Full  genomic  DNA  was  extracted  from  a  total  of  136  samples  from  the  PLC,  along  with  two  outgroup  species  (I.  howellii  and  I.  bolanderi)  from  the  distantly  related  American  clade,  were  sequenced  using  the  GoFlag  probe  set  at  the  University  of  Florida.  Sequences  fragments  were  assembled  with  a  newly  developed  version  of  HybPiper,  a  next-generation  sequence  assembly  pipeline  that  generate  sequence  assemblies  and  call  variants  from  short-read  DNA  data  assembled  to  the  450  reference  sequences  used  to  develop  the  GoFlag  probes.  Of  these  450  reference  loci,  we  recovered  215  single-copy  genes,  which  were  used  to  infer  the  phylogenetic  relationships  among  the  PLC  using  the  multi-species  coalescent.  In  addition,  we  used  the  pop-gen  program  ANGST  to  generate  admixture  plots,  F-statistics,  and  Mantel  test.  These  two  types  of  analysis,  when  combined,  show  that  the  existing  taxonomy  of  the  PLC  does  not  reflect  the  phylogenetic  structure  of  the  PLC.In  my  third  chapter,  I  used  the  results  of  my  phylogenetics  and  population  genetics  chapter  as  a  framework  to  assess  the  existing  taxonomy  of  the  PLC,  and  whether  it  should  be  reivised  in  light  of  my  results.  In  order  to  do  so,  I  measured  the  available  morphological  features  of  the  plants  commonly  used  for  species  delimitation  in  Isoetes,  as  well  as  made  qualitative  assessments  of  their  spore  morphology,  leaf  characters  and  pressence  of  characters  like  phyllopodia  or  scales.  From  the  quantitative  data,  I  performed  MANOVA/ANOVA  and  PCA  analysis  of  their  leaf  and  spore  sizes  to  determine  if  there  were  morphological  features  within  each  of  the  clades  inferred  in  Ch.  2  that  could  be  used  to  distinguish  them.  Similarly,  qualitative  characters  were  compiled  and  compared  to  find  morphology  that  supported  the  structure  of  the  phylogeny.  As  a  result,  I  highlight  the  need  for  taxonomic  revision  in  the  PLC,  as  well  as  identifying  putative  new  species.
■590    ▼aSchool  code:  0028.
■650  4▼aBotany.
■650  4▼aMorphology.
■650  4▼aPlant  sciences.
■650  4▼aGenetics.
■653    ▼aCoalescence
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■653    ▼aTaxonomy
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■690    ▼a0479
■71020▼aUniversity  of  California,  Berkeley▼bIntegrative  Biology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-03B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0028
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■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16931108▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
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