Phylogeography, genetic diversity and demography of boreal-montane orchid Malaxis monophyllos (L.) Sw.

Abstract

The primary aim of my PhD thesis was to determine the genetic and demographic patterns of the boreal-montane orchid Malaxis monophyllos (L.) Sw. within its fragmented geographical range. In the first part of my research I investigated the phylogeographic structure of M. monophyllos within its Eurasian range using four polymorphic sequences of chloroplast DNA. These analyses indicated 19 haplotypes and relatively high values of haplotype and nucleotide cpDNA diversity. Three centres of genetic diversity have been revealed, as well as weak genetic structure of M. monophyllos in Europe. The AFLP analyses revealed low genetic diversity and confirmed the shallow phylogeographic structure of M. monophyllos in Europe. These results could be interpreted as evidence of a multidirectional gene flow between European populations of M. monophyllos, when the distribution range of this species was presumably more continuous and the population less isolated. Thus, the present distribution area of M. monophyllos could be the remnants of its Late Glacial and early Holocene much wider range. Demographic analyses showed extremely dynamic nature of M. monophyllos populations and identify regional demographic patterns for species based mainly on reproductive features. The researches distinguished populations of M. monophyllos from anthropogenic habitats by their specific ecological features and relatively high genetic variation. Hence, their should be considered as valuable items in shaping M. monophyllos’ future diversity patterns.

Głównym celem mojej rozprawy doktorskiej było ustalenie genetycznych i demograficznych wzorców zmienności dla borealno - górskiego storczyka Malaxis monophyllos (L.) Sw., w jego podzielonym zasięgu geograficznym. W pierwszej części moich badań, przy użyciu czterech, polimorficznych sekwencji chloroplastowego DNA, określiłam strukturę filogeograficzną M. monophyllos w euroazjatyckiej części zasięgu. Analizy te pokazały istnienie 19 haplotypów oraz względnie wysoką różnorodność haplotypową i nukleotydową cpDNA. Ujawniły również istnienie trzech centrów różnorodności genetycznej oraz brak wyraźnej struktury filogeograficznej M. monophyllos w Europie. Analizy AFLP pokazały z kolei niską różnorodność genetyczną oraz potwierdziły słabo zarysowującą się strukturę filogeograficzna M. monophyllos w Europie. Wyniki te mogą być dowodem na istnienie wielokierunkowego przepływu genów między europejskimi populacjami M. monophyllos, kiedy zasięg gatunku był prawdopodobnie bardziej ciągły, a populacje mniej izolowane. W związku z tym, obecny zasięg M. monophyllos może być jedynie pozostałością po jego późno-glacjalnym i wczesno holoceńskim dużo szerszym zasięgu. Przeprowadzone analizy demograficzne pokazały niezwykle dynamiczny charakter populacji M. monophyllos oraz istnienie regionalnych wzorców demograficznych dla gatunku, opartych głównie na cechach reprodukcyjnych. Jednocześnie, przeprowadzone przeze mnie badania, pokazały że populacje z siedlisk antropogenicznych charakteryzują się specyficznymi właściwościami ekologicznymi oraz względnie wysoką różnorodnością genetyczną, co sprawia, że mogą być postrzegane jako cenne elementy biorące udział w kształtowaniu się przyszłych wzorców różnorodności gatunku.