Crustacea: Amphipoda) NA PODLAGI MOLEKULSKIH METOD
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
UNIVERZA V LJUBLJANI BIOTEHNIŠKA FAKULTETA Ajda MOŠKRIČ POSTAVITEV FILOGENETSKEGA OGRODJA RODU SLEPIH POSTRANIC Niphargus (Crustacea: Amphipoda) NA PODLAGI MOLEKULSKIH METOD DOKTORSKA DISERTACIJA Ljubljana, 2016 UNIVERZA V LJUBLJANI BIOTEHNIŠKA FAKULTETA Ajda MOŠKRIČ POSTAVITEV FILOGENETSKEGA OGRODJA RODU SLEPIH POSTRANIC Niphargus (Crustacea: Amphipoda) NA PODLAGI MOLEKULSKIH METOD DOKTORSKA DISERTACIJA THE FORMATION OF A PHYLOGENETIC FRAMEWORK FOR THE GENUS Niphargus (Crustacea: Amphipoda) USING MOLECULAR METHODS DOCTORAL DISSERTATION Ljubljana, 2016 »Aimer, ce n'est pas se regarder l'un l'autre, c'est regarder ensemble dans la même direction.« (Antoine de Saint-Exupéry, Terre des hommes, 1939) To delo posvečam svojima staršema, Bojani in Matjažu. II Moškrič A. Postavitev filogenetskega ogrodja rodu slepih postranic Niphargus ... podlagi molekulskih metod. Dokt. disertacija. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, 2016 Na podlagi Statuta Univerze v Ljubljani ter po sklepu Senata Biotehniške fakultete in sklepa Senata Univerze z dne 20. 1. 2009 je bilo potrjeno, da kandidatka izpolnjuje pogoje za neposreden prehod na doktorski Podiplomski študij bioloških in biotehniških znanosti ter opravljanje doktorata znanosti s področja biologije. Za mentorja disertacije je bil imenovan prof. dr. Rudi Verovnik, za somentorja pa prof. dr. Boris Sket. Doktorska disertacija je zaključek podiplomskega študija Bioloških in biotehniških znanosti področje biologija na Biotehniški fakulteti Univerze v Ljubljani. Raziskave so bile opravljene na Katedri za zoologijo Oddelka za biologijo na Biotehniški fakulteti Univerze v Ljubljani. Po sklepu Komisije za doktorski študij Univerze v Ljubljani je bila tema disertacije sprejeta 21. 9. 2011. Komisija za oceno in zagovor: Predsednik: doc. dr. Cene FIŠER Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo Član: prof. dr. Franc JANŽEKOVIČ Univerza v Mariboru, Fakulteta za naravoslovje in matematiko, Oddelek za biologijo Član: izr. prof. dr. Elena BUŽAN Univerza na Primorskem, Fakulteta za matematiko, naravoslovje in informacijske tehnologije, Oddelek za biodiverziteto Datum zagovora: 16. 6. 2016 Podpisana izjavljam, da je disertacija rezultat lastnega raziskovalnega dela. Izjavljam, da je elektronski izvod identičen tiskanemu. Na univerzo neodplačno, neizključno, prostorsko in časovno neomejeno prenašam pravici shranitve avtorskega dela v elektronski obliki in reproduciranja ter pravico omogočanja javnega dostopa do avtorskega dela na svetovnem spletu preko Digitalne knjižnice Biotehniške fakultete. Ajda Moškrič III Moškrič A. Postavitev filogenetskega ogrodja rodu slepih postranic Niphargus ... podlagi molekulskih metod. Dokt. disertacija. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, 2016 KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA ŠD Dd DK 595.3:591(043.3)=163.6 KG Niphargus/Niphargidae/podzemeljska favna/troglobionti/molekulska filogenija/molekulski markerji/izvor rodu/ AV MOŠKRIČ, Ajda, univ. dipl. biol. SA VEROVNIK, Rudi (mentor) / SKET, Boris (somentor) KZ SI-1000 Ljubljana, Jamnikarjeva 101 ZA Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Podiplomski študij bioloških in biotehniških znanosti, področje biologije LI 2016 IN POSTAVITEV FILOGENETSKEGA OGRODJA RODU SLEPIH POSTRANIC Niphargus (Crustacea: Amphipoda) NA PODLAGI MOLEKULSKIH METOD TD Doktorska disertacija OP X, 97 str., 8 pregl., 11 sl., 8 pril., 250 vir. IJ sl JI sl / en AI Rod slepih postranic Niphargus Schiödte (Crustacea: Amphipoda) je s preko 330 vrstami in podvrstami najbogatejši rod sladkovodnih postranic v Evropi in spada med pomembnejše elemente podzemeljske vodne favne. V nalogi smo razvili dodatne molekulske markerje, razširili nabor vzorcev in s filogenetskimi metodami postavili dobro podprto filogenetsko ogrodje rodu Niphargus. Z vključitvijo drugih rodov družine Niphargidae smo prvič celovito obravnavali filogenetske odnose znotraj družine in pokazali, da sta rodova Niphargellus in Microniphargus z veliko verjetnostjo najbližje sorodna rodu Niphargus in lahko ohranita status samostojnih rodov. Rod Microniphargus lahko služi kot zunanjik za koreninjenje filogenetskih dreves v nadaljnih raziskavah rodu Niphargus. Preostali obravnavani rodovi imajo položaj znotraj rodu Niphargus. S filogenetsko analizo smo prvič potrdili bližnje sorodstvo družin Niphargidae in Pseudoniphargidae. S kalibrirano bayesovo analizo smo ocenili starost rodu Niphargus na 90 milijonov let, z rekonstrukcijo predniških območij pa smo izvor umestili na območje današnje Severozahodne ali Osrednje Evrope, ki je bila v tistem obdobju sestavljena iz številnih otokov, obdajalo pa jih je plitvo morje. Sklepamo na izvor prednikov rodu Niphargus v plitvem morju ali v morskem intersticiju. Nerazrešeni odnosi in politomija na nekaterih mestih v filogenetski analizi rodu Niphargus so prisotni v tistih linijah, ki so kolonizirale kopnine v času od nastanka Paratetide do danes. V nasprotju s tem pa so zgodnje cepitve dihotomno razrešene, kar kaže na zaporedno, neodvisno poseljevanje dostopnih kopnin in primernih habitatov najverjetneje iz plitvega morja in v povezavi z regresijami morja. Multilokusna filogenetska analiza na podlagi devetih markerjev in 274 taksonov kaže na 14 dobro podprtih kladov znotraj rodu Niphargus, katerih odnosi so odraz paleogeografskih in paleoklimatskih sprememb v Evropi. Razširjenost kladov se delno prekriva, kar kaže na večkratne neodvisne poselitve primernih habitatov v različnih geoloških obdobjih. IV Moškrič A. Postavitev filogenetskega ogrodja rodu slepih postranic Niphargus ... podlagi molekulskih metod. Dokt. disertacija. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, 2016 KEY WORDS DOCUMENTATION DN Dd DC 595.3:591(043.3)=163.6 CX Niphargus/Niphargidae/groundwater fauna/troglobionts/molecular phylogeny /molecular markers/origin of the genus/ AU MOŠKRIČ, Ajda AA VEROVNIK, Rudi (supervisor) / SKET, Boris (co-advisor) PP SI-1000 Ljubljana, Jamnikarjeva 101 PB University of Ljubljana, Biotechnical Faculty, Postgraduate Study of Biological and Biotechnical Sciences, Field: Biology PY 2016 TI THE FORMATION OF A PHYLOGENETIC FRAMEWORK FOR THE GENUS Niphargus (Crustacea: Amphipoda) USING MOLECULAR METHODS DT Doctoral Dissertation NO X, 97 p., 8 tabl., 11 fig., 8 ann., 250 ref. LA sl AL sl / en AB The genus Niphargus Schiödte (Crustacea: Amphipoda) currently comprises 330 known species and it is thus the most specious genus of freshwater amphipods in Europe. It is one of the most important elements of groundwater fauna. In order to form a robust phylogenetic framework for resolving relationships in the genus Niphargus we developed additional molecular markers and broadened our sampling. By inclusion of representatives of other genera of the family Niphargidae into the phylogenetic analysis we were able to show that genera Niphargellus in Microniphargus retain status of separate genera and are closest relatives of the genus Niphargus. Genus Microniphargus can thus serve as an outgroup for rooting of the phylogenetic trees of the genus Niphargus. The other genera are nested within the genus Niphargus. Our results also show close relationship between families Niphargidae and Pseudoniphargidae. Calibrated bayesian analysis estimates the genus Niphargus to be 90 million years old and ancestral area reconstruction sets its origin in the region of today’s North-western or Central Europe. At that time the area constituted of a number of islands surrounded by shallow sea. We speculate the genus originates from the ancestors inhabiting shallow marine interstitium. Unresolved phylogeny and polytomies are present in some of the lineages which are believed to have colonized land in time period from the formation of Paratethys untill present. In contrast the early splits are dichotomous and show the step-like, unconnected colonization of accessible land and suitable habitats from the shallow sea. Past marine regressions may have had great influence on today’s distribution of the genus Niphargus. Multilocus phylogenetic analysis using nine molecular markers and 274 taxa showed 14 well supported clades in the genus Niphargus. The paleogeology and paleoclimate changes in Europe are importantly reflected in relationships among the clades. The distribution of the clades is partially overlapping indicating multiple independent colonisations of the suitable and available habitats in different geological times. V Moškrič A. Postavitev filogenetskega ogrodja rodu slepih postranic Niphargus ... podlagi molekulskih metod. Dokt. disertacija. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, 2016 KAZALO VSEBINE KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA........................................................III KEY WORDS DOCUMENTATION..................................................................................IV KAZALO VSEBINE.............................................................................................................V KAZALO PREGLEDNIC..................................................................................................VII KAZALO SLIK.................................................................................................................VIII KAZALO PRILOG..............................................................................................................IX OKRAJŠAVE IN SIMBOLI.................................................................................................X 1 UVOD......................................................................................................................1