MORPHOLOGICAL CHARACTER EVOLUTION OF ASTRAGALUS SECTION INCANI DC. (FABACEAE) BASED ON NUCLEAR AND PLASTID DNA SEQUENCES

Document Type : Research Paper

Authors

1 Department of Plant Biology, Faculty of Biological Sciences, Tarbiat Modares University, Tehran 14115-154, Iran.

2 Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization, (AREEO), P. O. Box 13186-116, Tehran, Iran.

Abstract

Section Incani is one of the most species-rich section of Astragalus, ranging throughout Southern Europe, North Africa, Turkey, Iran, central Asia and Caucasus. Ninety-two of 140 species in the section were analyzed using nuclear ITS and chloroplast rpl32-trnL(UAG)markers representing the full range of morphological variation and geographical distribution. The NeighborNet analysis revealed two major lineages, reflecting the biogeographical distribution of sect. Incani. This analysis postulates an east-west pattern of dispersal revealing a major phylogenetic split between eastern and western lineages. A large assemblage (lineage II) comprises the great majority of species of section Incani s.s. from west and northwestern Iran and Turkey along with A. incanus and A. monspessulanus, both restricted to southern Europe and exhibits the bulk of species diversity. We used Mesquite software to reconstruct patterns of evolution of morphological characters within the section. Six morphological diagnostic characters (life form, corolla color, leaflet number, presence or absence of bracteole, hair color of calyx and the bracts color) were mapped on the concatenated tree using Mesquite software. The reliance on morphological characters alone in the delimitation of species in Astragalus sect. Incani may well lead to erroneous phylogenetic results and thus to incorrect taxonomic conclusions.

Keywords

Article Title [Persian]

تکامل صفات Astragalus بخشه Incani DC. (تیره باقلائیان) بر اساس نشانگرهای هسته‌ای و کلروپلاستی

Authors [Persian]

  • الهام امینی 1
  • شاهرخ کاظم‌پور اوصالو 1
  • فاطمه نصرالهی 1
  • علی‌اصغر معصومی 2
1 گروه زیست‌گیاهی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
2 مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش وترویج کشاورزی، تهران، ایران
Abstract [Persian]

بخشه Incani یکی از بخشه‌های غنی از گونه‌ی Astragalus است که در جنوب اروپا، شمال آفریقا، ترکیه، ایران، آسیای مرکزی و قفقاز پراکنش دارد. 92 گونه از 140 گونه این بخشه با استفاده از نشانگرهای هسته‌ای ITS و کلروپلاستیrpl32-trnL(UAG)، معرف تنوع ریخت‌شناسی و توزیع جغرافیایی گسترده مورد آنالیز قرار گرفتند. آنالیز شبکه همسایه، دو دودمان اصلی نشان دهنده پراکنش بیوجغرافیایی این بخشه را نشان داد. این آنالیز الگوی پراکنش شرقی-غربی، که معرف یک شکاف تبارزایشی بین دودمانهای شرقی و غربی است را آشکار کرد. اجتماع بزرگی (دودمان II) شامل اکثریت گونه‌های بخشه Incani از غرب و شمالغرب ایران و ترکیه بعلاوه A. incanus و A.monspessulanus، که هردو محدود به جنوب اروپا هستند و تنوع زیادی از گونه‌ها را نشان می‌دهند، مشخص شد. از نرم‌افزار مسکیت برای بازسازی تکامل ویژگی‌های ریخت‌شناسی صفات برای ارزیابی روند تکامل در بخشه استفاده شد. شش صفت مهم ریختی (فرم رویشی، رنگ جام، تعداد برگچه، حضور یا غیاب براکتئول، رنگ کرک کاسه و رنگ براکته) روی درخت ترکیبی با استفاده از نرم‌افزار مسکیت ترسیم شدند. تکیه بر صفات ریختی به تنهایی در تعیین مرز گونه‌های Incani منجر به نتایج تبارزایشی نادرست و استنتاج‌های نادرست آرایه شناختی می‌شود.

Keywords [Persian]

  • Character evolution
  • Astragalus
  • section Incani
  • NeighborNet analysis
  • nrDNA ITS

References

Al-Joboury, K. R. 2016: Petiole anatomical study for some species of Astragalus L. Sect. Proselius (Fabaceae family) in Iraq. -J. Genet. Environ. Resour Conserv. 4: 57-59.

Amini, E., Kazempour-Osaloo, Sh., Maassoumi, A. A. & Zare-Maivan, H. 2018: Phylogeny, biogeography and divergence times of Astragalus section Incani DC. (Fabaceae) inferred from nrDNA ITS and plastid rpl32- trnL(UAG) sequences. -Nordic j. bot. 1: 1-20.
Bagheri, A., Ghahremaninejad, F. & Maassoumi, A. A. 2011: A taxonomic revision of the genus Astragalus L. (Fabaceae) in Zanjan province, Iran and describing a new species. -Taxon. Biosyst. 8: 7-16.
Bryant, D. & Moulton, V. 2004: NeighborNet: an agglomerative algorithm for the construction of planar phylogenetic networks. -Mol. Biol. Evol. 21: 255-265.

Bunge, A. 1868-1869: Astragali Species Gerontogeae. -Pars 1: Claves diagnosticae. Mém. Acad. Imp. Sci. Saint Pétersbourg 11: 140 S, Pars 2: Specierumenumeratio. l.c. 15: 254 S.

Candolle, A. P. 1825: Prodromus Systematis Naturalis Regni Vegetabilis. -Paris, Strasbourg, London 2: 300-301.

Chamberlain, D. F. & Mathews, M. A. 1970: Astragalus. -In: Davis, P. H. (ed.), Flora of Turkey and the East Aegean islands. -Edinb. Univ. Press, pp. 94-254.

Dizkirici, A., Ekici, M. & Kaya, Z. 2014: Comparative molecular phylogenetics of Astragalus L. sections from Turkey with New World Astragalus species using nrDNA ITS sequences. -Plant Syst.Evol. 300: 163-175.

Ghahremani-Nejad, F. 2004a: The Sections of Astragalus L. with bifurcating hairs in Iran. -Turk. J. Bot.28: 101-117.

Ghahremani-nejad, F. 2004b: Value of trichome characteristics for separating of bifurcating Astragalus (Fabaceae) on sectional level. -Turk. J. Bot. 28(1/2): 241-245.

Ghahremaninejad, F. & Bagheri, A. 2009: Astragalus andabadensis (Fabaceae), a new species of Astragalus sect. Incani from zanjan province, Iran. -Iran. J. Bot. 15: 175-177.

Ghahremaninejad, F. & Bagheri, A. 2012: Two new species of Astragalus L. sect. Incani DC. (Fabaceae) from the Zanjan province (Iran). -Adansonia 34: 59-65.

Gontcharov, N. F., Borisova, A. G., Gorshkova, S. G., Popov, M. G. & Vasilchenko, I. T. 1965: Astragalus. -In: Komarov, V. L. and Shishkin, B. K. (eds), Flora of the USSR. Israel Program for Scientific Translations/Smithsonian Inst. and the National Science Foundation, Jerusalem/ Washington 12: 1-918.

Huson, D. H. & Bryant, D. 2006: Application of phylogenetic networks in evolutionarystudies. -Mol. Biol.Evol. 23: 254-267.
Jansson, R. & Dynesius, M. 2002: The fate of clades in a world of recurrent climate change: Milankovitch oscillations and evolution. -Annual. Rev. Ecol. Syst. 33: 741-777.
Kazempour-Osaloo, Sh., Maassoumi, A. A. & Murakami, N. 2003: Molecular systematic of the genus Astragalus L. (Fabaceae): phylogenetic analysis of nuclear ribosomal DNA internal transcribed spacers and chloroplast gene ndhF sequences. -Plant Syst. Evol. 242: 1-32.
Kazempour-Osaloo, Sh., Maassoumi, A. A. & Murakami, N. 2005: Molecular systematics of the old world Astragalus (Fabaceae) as inferred from
nrDNA ITS sequence data. -Brittonia 57: 367-381.
Linnaeus, C. 1753: Species plantarum 2. -Laurentii Salvii.
Maassoumi, A. A. 1998: Old world check-list of Astragalus. -Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran.
Maassoumi, A. A. 2005: The genus Astragalus in Iran. Vol. 5. -Research Institute of Forests and Rangeland, Tehran, pp. 146-289.

Maassoumi, A. A. & Kazempour-Osaloo Sh. 2006: Three new species of the genus Astragalus L. sect. Incani DC. from Iran. -Iran. J. Bot. 11: 137-142.

Maassoumi, A. A., Kazempour-Osaloo, Sh. &Sotoodeh, A. 2016: A New Infrageneric Grouping Of Astragalus (Fabaceae). -Iran. J. Bot. 22: 88-100.

Maddison, W .P., Donoghue, M. J .&Maddison, D. R. 1984: Outgroup analysis and parsimony. -Syst Zool. 33: 83-103.
Maddison, W. P. & Maddison, D. R. 2011: Mesquite: a modular system for evolutionary analysis. Version 2.75. Available at:http://mesquite project.org.

Mehrabian, A. R., Zarre, Sh., Azizian, D. & Podlech, D. 2007: Petiole Anatomy in Astragalus Sect. Incani DC. (Fabaceae) in Iran (A Phylogenetical Approach). -Iran. J. Bot. 13: 138-145.

Podlech, D. 1990: Die typifizierung der altweltlichen Sektionen der Gattung Astragalus L. (Leguminosae). -Mitteilungen (aus) der Botanischen Staatssammlung Munchen. 29: 461-494.

Podlech, D. & Maassoumi, A. A. 2003: New species of Astragalus L. (Fabaceae) from Iran, mainly of sects. Incani and Malacothrix. -Feddes Repert. 114: 320-349.

Podlech, D. & Zarre, Sh. 2013: Taxonomic Revision of the genus Astragalus L. (Leguminosae) in the Old World,Vol. II. -Naturhistorischen Museum Wien.

Ranjbar, M. & Karamian, R. 2003: Some remarks on the genus Astragalus sect. Incani in Iran. -Bot. J. Linn. Soc. 143: 443-447.

Ranjbar, M. 2007: Note on Astragalus sect. Incani (Fabaceae) in Iran. -Novon 17: 390-392.

Ranjbar, M., Nuri, S. & Karamian, R. 2010: Systematic Study of Simple-leaved Group of Astragalus section. Incani DC. in Iran. -J. Taxon. Biosyst.3: 33-46.

Ranjbar, M., Karamian, R. & Nuri, S. 2011: Diploid-tetraploid mixoploidy in a new species of Astragalus (Fabaceae) from Iran. -Ann. Bot. Fenn. 48: 343-351.

Riahi, M., Zarre, Sh., Chehregani, A. & Shahsavan-Behboudi, B. 2003: Seed development in two species of medifixed hairy Astragalus (Fabaceae). -Flora 198: 211-219.

Townsend, C. C. & Guest, E. 1974: Astragalus in Flora of Iraq. -Baghdad 3: 231-442.

Files

History

  • Receive Date: 19 September 2019
  • Revise Date: 15 January 2020
  • Accept Date: 05 March 2020

Share

How to cite

Statistics