Die Bedeutung von Polyploidie für die Zytologie der Samenbildung in Potentilla puberula Krasan
Creators: name: Fenko, Yulia
Publisher: name: (:none)
Year: 2013

description: The genus Potentilla from the family Rosaceae exhibits interesting variation in reproductive mode making it an interesting object in this field of research. The genus shows extensive cytological differentiation into different ploidy levels. This differentiation correlates with the presence of two modes of reproduction via seeds: sexuality and apomixis. Sexuality is associated with any kind of ploidy, however, apomixis is bound to polyploidy.

Potentilla puberula was selected in this work as a model plant to study reproduction via seed. According to a preliminary study carried out in East Tyrol, tetra-, penta-, hexa-, hepta- and octoploid cytotypes occur, often mixed within populations. I examined plant material from 11 populations in which at least two cytotypes were represented in sufficient numbers of individuals. The reproductive compatibility of five cytotypes with each other was tested in a cross experiment outside of my study: individuals of different ploidy were crossed reciprocally with each other on a population basis. 1764 fruits from these crosses were analyzed by flow cytometry in my study.

The purpose of this work was to determine the reproductive mode by which seeds arose. The reproductive modes were inferred based on a specific ploidy ratio of embryo and endosperm: ratios greater than 1 and less than 2 indicated the sexual development of a seed, whereas in case of apomictically derived seeds this value was greater than 2. The male and female genomic contributions to embryo and endosperm were calculated mathematically. This information was used to assess the extent and the reasons of the change in chromosome number of embryos compared to their mothers. Haploid parthenogenesis, zygote formation involving a participation of unreduced gametes, and somatic polyploidization were observed as pathways leading to change in chromosome number / ploidy. The majority of the seeds originated either sexually or apomictically, while the special forms were observed rarely. I further conclude that the male (as opposed to female) apomeiosis occurs exceptionally. Finally, the data indicated that difference in ploidy had no significant influence on the crossability of cytotypes.
description: Die zahlreichen Arten der Gattung Potentilla aus der Familie Rosaceae sind für die Reproduktionsforschung sehr interessant. Diese weisen eine zytologische Differenzierung in unterschiedliche Ploidiestufen auf. Dies korreliert mit dem Vorhandensein zweier für Potentillen charakteristischer Fortpflanzungsmodi: die ursprüngliche Sexualität und Apomixis, die stets mit Polyploidie einher geht.

Potentilla puberula wurde in Rahmen dieser Arbeit als eine Modellpflanze für die Analyse ausgewählt. Laut einer Vorstudie aus Osttirol treten tetra-, penta-, hexa-, hepta- und oktoploide Zytotypen auf. Das von mir untersuchte Pflanzenmaterial umfasste 11 Populationen, bei denen mindestens zwei Zytotypen in ausreichender Individuenzahl vertreten waren. In einem Kreuzungsexperiment wurde die reproduktive Kompatibilität der fünf Zytotypen untereinander experimentell untersucht. Individuen unterschiedlicher Ploidie wurden auf Populationsbasis miteinander reziprok gekreuzt. 1764 Früchtchen aus diesen Kreuzungen wurden durchfluss-zytometrisch untersucht.

Ziel dieser Arbeit war, die reproduktiven Entstehungsmodi der Samen zu bestimmen. Die Reproduktionsmodi wurden über ein spezifisches Ploidie-Verhältnis von Embryo- und Endosperm ermittelt. Für sexuelle Entstehung eines Samens sprach das Verhältnis von größer 1 bis kleiner 2 und im Falle der Apomikten ein Wert von größer 2. Die männlichen und weiblichen genomischen Beiträge zum Embryo und Endosperm wurden mathematisch errechnet. Diese Information wurde verwendet, um Ausmaß und Ursache der Änderungen in der Chromosomenzahl der Embryonen im Vergleich zu ihrer Mütter zu beurteilen. Als Wege, die zu einer solchen Änderung der Chromosomenzahl/Ploidie führten, wurden die haploide Parthenogenese, Zygotenbildung unter Beteiligung unreduzierter Gameten und somatische Polyploidisierung beobachtet. Die Mehrzahl der Samen entstanden entweder sexuell oder apomiktisch, während die Sonderformen mit geringer Häufigkeit beobachtet wurden. Aus den durchgeführten Messungen lässt sich weiteres schließen, dass die männliche (im Gegensatz zur weiblichen) Apomeiose nur in wenigen Fällen stattfindet. Es wurde weiters festgestellt, dass die unterschiedlichen Ploidien keine bedeutende Auswirkung auf die Interzytotypen-Kreuzbarkeit aufwiesen.