Phylogenetic species delimitation in Pinnularia subgibba group and its congruence with morphology

Bc. Jan KOLLÁR

Master's thesis

Phylogenetic species delimitation in the Pinnularia subgibba group and its congruence with morphology

Abstract:

Pinnularia Ehrenberg (1843) represents one of the most species-rich genus of freshwater diatoms (Bacillariophyceae). In this study, evolutionary distances between Pinnularia sequences of five molecular markers were compared. Nuclear marker 28S rDNA and mitochondrial COX1 have been found to be the most variable and therefore possess the greatest potential to distinguish between closely related species of the genus. These two markers were used to infer phylogeny and to suggest primary hypothesis on species limits within Pinnularia subgibba group represented by 59 strains. Total of 15 monophyletic species was delimited using three methods (SPNA, GMYC, PTP). Moreover, congruence of primary hypothesis with morphology was evaluated and other available lines of evidence (e.g. biogeography, reproductive compatibility) were taken in consideration. To summarize, results suggest that several clades of Pinnularia subgibba group represent morphologically distinct species which might be unknown to science. Others can be relativelly clearly associated with decribed taxa. Most of the clades, however, seem to be part of large polyphyletic gibba-subgibba-parvulissima species complex and it must be investigated in much more detail before coming to reliable conclusion on their true biological identity.

Abstract:

Pinnularia Ehrenberg (1843) reprezentuje jeden z druhově nejbohatších rodů sladkovodních rozsivek (Bacillariophyceae). V této studii byly porovnány evoluční vzdálenosti mezi sekvencemi pěti různých genů. Bylo zjištěno, že jaderný gen 28S rDNA a mitochondriální COX1 jsou u rodu Pinnularia nejvariabilnější a mají tak největší potenciál pro delimitaci blízce příbuzných druhů tohoto rodu. Tyto dva geny byly použity pro odovození fylogeneze a navržení primární hypotézy o hranicích druhů uvnitř skupiny Pinnularia subgibba, která byla repreprezentována 59 kmeny. Třemi různými metodami (SPNA, GMYC, PTP) bylo delimitováno celkem 15 monofyletických druhů skupiny P. subgibba. Dále byla vyhodnocena shoda této na DNA založené primární hypotézy s morfologií a dalšími dostupnými typy důkazů (např. biogeografie či reprodukční kompatibilita). Výsledky naznačují, že některé klády mohou být poměrně jasně přiřazeny k již popsaným taxonům. Jiné představují morfologicky poměrně dobře rozlišitelné druhy, které však mohou být dosud nepopsané. Většina kládů je však součástí rozsáhlého polyfyletického komplexu gibba-subgibba-parvulissima a k odhalení jejich skutečné biologické identity je nezbytné důkladnější prošetření tohoto komplexu.

Keywords

28S rDNA, COX1, Bacillariophyceae, mikroevoluce, molekulární fylogenetika, rozsivky, polyfazická systematika

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 5. 2016

Accessible from:: 13. 5. 2016

Thesis defence

• Supervisor: prof. RNDr. Aloisie Poulíčková, CSc.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Hydrobiology