Morphometric analysis for the evaluation of diversity within and among Veronica anagallis-aquatica L. populations in Iran

Document Type : Research Paper

Authors

1 Department of Biology, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

2 Institut für Biologie und Umweltwissenschaften, Carl von Ossietzky-Universität, Oldenburg, Germany

Abstract

Water speedwells (Veronica anagallis-aquatica L.) mostly occur in damp freshwater places. They show a high level of phenotypic plasticity in response to variations in environmental factors, a characteristic that allows them to occur over a wide range of conditions. Populations of V. anagallis-aquatica are scattered in many parts of Iran and often have a wide variation in the same region while having a similar appearance in different regions. We attempt to provide an accurate estimate of diversity within and among populations. Also, using the analysis of habitat characteristics and morphological traits, we aim to determine the distribution pattern of specific morphotypes. Here, we present a morphometric study based on 39 morphological and four ecological characters for 576 individuals from the north, northwest, and center of Iran. The analyses of habitat factors and morphological traits showed that morphotypes were distributed in a specific habitat with a cline of diversity from the northeastern to the northwest, west, and center of Iran. Morphometric results showed a high level of intraspecific variability and diversity among populations. Seed weight, number of seeds per capsule, the length and width of the capsule, number of lateral racemes, number of pollen per flower, length of sepals, and peduncle position were the most important characters to predict the overall variation and diversity of the individuals and populations. Electrical conductivity and pH were important characters influencing the distribution of morphotypes.

Keywords

Article Title [Persian]

آنالیز مورفومتری برای برآورد تنوع درون و بین جمعیت‌های سیزاب آبی ((Veronica anagallis-aquatica در ایران

Authors [Persian]

  • غلامرضا حسین‌نژاد آزاد 1
  • ایرج مهرگان 1
  • درک سی آلباخ 2
1 دانشجوی دکترای سیستماتیک گیاهی، گروه زیست‌شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم وتحقیقات، تهران
2 انستیتوی زیست‌شناسی و علوم محیط زیست، دانشگاه الدنبرگ، آلمان
Abstract [Persian]

سیزاب آبی (Veronica anagallis-aquatica L.) اغلب در مکان‌های مرطوب کنار آبهای شیرین می‌روید. این گیاه سطح بالایی از انعطاف پذیری فنوتیپیک را در مقابل تنوع فاکتورهای محیطی از خود نشان می‌دهد؛ وضعیتی که اجازه می‌دهد تا در گستره وسیعی از موقعیت‌ها رویش داشته باشد. جمعیت های سیزاب آبی در بسیاری از نواحی ایران پراکنده شده و اغلب سیمای ظاهری مشابهی در مناطق مختلف یا مورفولوژی متنوعی در یک منطقه نشان می‌دهند. اینجا در نظر است برآورد دقیقی از تنوع احتمالی درون و بین جمعیت‌های این گونه ارائه شود. همچنین، با استفاده از آنالیز ویژگی‌های زیستگاهی و صفات مورفولوژیک، الگوی پراکنش تیپ‌های مورفولوژیک مختلف را مشخص کنیم. در اینجا مطالعه مورفومتری ۳۹ صفت مورفولوژیک و چهار فاکتور اکولوژیک متعلق به ۵۷۶ فرد از شمال، شمال‌غرب و مرکز ایران انجام شد. نتایج تحلیل فاکتورهای رویشگاه‌ها و آنالیز مورفومتریک نشان داد که مورفوتیپ‌ها در مناطق مشخصی پراکنده هستند و شیب در تنوع ویژگی‌های آن ها از شمال شرق تا شمال غرب و مرکز ایران دیده می‌شود. نتایج مورفومتری سطح بالایی از تنوع درون گونه‌ای بین جمعیت‌ها نشان داد. صفات وزن و تعداد دانه‌ها، طول و عرض کپسول، تعداد خوشه‌های جانبی، تعداد دانه‌های گرده، طول کاسبرگ‌ها و وضعیت دمگل بیشترین اهمیت را در نمایش تنوع و تفاوت افراد و جمعیت‌ها داشت. شاخص هدایت الکتریکی (EC) و pH شاخص مهمی هستند که پراکندگی مورفوتیپ‌ها را را تحت تاثیر قرار می‌دهند.

Keywords [Persian]

  • Morphometry
  • intraspecific variation
  • Water speedwell
  • ecology
  • habitat

References

Albach, D. C. & Chase M. W. 2001: Paraphyly of Veronica (Veroniceae; Scrophulariaceae): Evidence from the internal transcribed spacer (ITS) sequences of nuclear ribosomal DNA. -Journal of Plant Research 114: 9-18.
Albach, D. C., Martínez Ortega, M. M., Fischer, M. A. & Chase, M. W. 2004a: Evolution of Veroniceae: A phylogenetic perspective. -Annals of the Missouri Botanical Garden 91 (2): 275-302.
Albach, D. C., Martínez Ortega, M. M., Fischer, M. A. & Chase, M. W. 2004b: A new classification of the tribe Veroniceae - problems and a possible solution. -Taxon 53 (2): 429-452.
Albach, D. C., Martinez-Ortega, M. M., Sanchez, L. D., Weiss-Schneeweiss, H., Özgökce, F. & Fischer, M. A. 2008. Chromosome numbers in Veroniceae: Review and several new counts. -Annals of the Missouri Botanical Garden 95 (4): 543-566.
Antonius, R. 2003: Interpreting quantitative data with SPSS. Sage Publications Ltd. -Thousand Oaks, CA.
Bonn, S. & Poschlod, P. 1998: Ausbreitungsbiologie der Pflanzen Mitteleuropas: Grundlagen und kulturhistorische Aspekte. -Quelle & Meyer.
Bardy, K. E., Dirk C. Albach, D. C., Schneeweiss, G. M., and Fischer, M. A. & Schönswetter, P. 2010: Disentangling phylogeography, polyploid evolution and taxonomy of a woodland herb (Veronica chamaedrys group, Plantaginaceae s.l.) in southeastern Europe. -Molecular Phylogenetics and Evolution 57 (2): 771-786.
Di Tomaso, J. M. & Healy, E. A. 2007: Weeds of California and other western states (vol. 3488). -UCANR Publications.
Duke, J. A. & Ayensu, E. S. 2006: Medicinal Plants of China. Reference Publisher Inc. -Algonac, Michigan.
Ellmounia, F. Y., Karama, M. A., Alia, R. M. & Albach, D. C. 2017: Molecular and morphometric analysis of Veronica L. section Beccabunga (Hill) Dumort. -Aquatic Botany 136: 95-111.
Ellmouni, F. Y., Karam, M., Ali, R. M. & Albach, D. C. 2018: Systematic treatment of Veronica L. Section Beccabunga (Hill) Dumort (Plantaginaceae). -Taeckholmia, 38 (1): 168-183.
Fischer, M. A. 1981: Veronica anagallis-aquatica L. In: Rechinger, K. H. (ed.), Flora Iranica. vol. 147, Scrophulariaceae. pp. 152-153. Akademische Druck-u. Verlagsanstalt. -Graz.
Freeland, J. R., Kirk, H. & Peterson S. D. 2011: Molecular ecology (2nd). -Wiley-Blackwell, UK.
Garnock-Jones, P., Albach, D. & Briggs, B. G. 2007: Botanical names in Southern Hemisphere Veronica (Plantaginaceae): Sect. Detzneria, sect. Hebe, and sect. Labiatoides. -Taxon 56 (2): 571-582.
Irl, S. D., Harter, D. E., Steinbauer, M. J., Puyol, D. G., Fernández-Palacios, J. M., Jentsch, A. & Beierkuhnlein, C. 2015: Climate vs. topography - spatial patterns of plant species diversity and endemism on a high-levation island. -Journal of Ecology 103: 1621-1633.
Judd, W. S., Sanders, R. W. & Donoghue & M. J. 1994: Angiosperm family pairs: preliminary phylogenetic analyses. -Harvard papers in Botany: 1-51.
Hammer, Ø., Harper, D. A. & Ryan,  P. D. 2001: PAST: Paleontological statistics software package for education and data analysis. -Palaeontologia electronica 4 (1): 9.
Matsubara, Y. & Sakai, S. 2016: The role of flood regime on the invasive success of exotic species growing in riparian environments. -Biological invasions 18 (3): 793-808.
Mozaffarian, V. 2007: Dictionary of Iranian Plant Names: Latin-English-Persian. Farhang Moaser. -Tehran.
Muijs, D. 2004: Doing quantitative research in education with SPSS. Sage Publications Ltd. -Thousand Oaks, CA.
Pearson, K. 1901: LIII. On lines and planes of closest fit to systems of points in space. -The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 2 (11): 559-572.
Pourvahidi, P. & Ozdeniz, M. B. 2013: Bioclimatic analysis of Iranian climate for energy conservation in architecture. -Scientific Research and Essays, 8 (1): 6-16.
Saeidi-Mehrvarz, Sh. 2011: Veronica L. In Assadi, M., Maassoumi, A. A., Babakhanlou, P. & Mozaffarian, V. (Eds.), Flora of Iran, No. 68 Scrophulariaceae: PP. 75-149. Research Institute of Forests and Rangelands. -Tehran.
Santamaría, L. 2002: Why are most aquatic plants widely distributed? Dispersal, clonal growth and small-scale heterogeneity in a stressful environment. -Acta Oecologia, 23 (3): 137-154.
Scalone, R. & Albach, D.C. 2012: Degradation of sexual reproduction in Veronica filiformis after introduction to Europe. -BMC Evolutionary Biology 12: 233.
Shafie, M. S. B., Hasan, S. M. Z., Zain, A. M. & Shah, R. M. 2011: RAPD and ISSR markers for comparative analysis of genetic diversity in wormwood capillary (Artemisia capillaris) from Negeri Sembilan, Malaysia. -Journal of Medicinal Plants Research, 5 (18): 4426-4451.
Schlenker, G. 1936: Experimentelle Untersuchungen in der Sektion Beecabunga Griseb. der Gattung Veronica. -Flora oder Allgemeine Botanische Zeitung, 130 (3): 305-350.
Steinbauer, M. J., Field, R., Grytnes, J. A., Trigas, P., Ah‐Peng, C., Attorre, F. & Beierkuhnlein, C. 2016: Topography‐driven isolation, speciation and a global increase of endemism with elevation. -Global Ecology and Biogeography 25 (9): 1097-1107.
Steffen, K. & Leuschner, C. 2014: Sixty years of change in the macrophyte vegetation of north‐west German running waters: a community‐and landscape‐level analysis. -Feddes Repertorium 125 (3‐4): 98-120.
 
Sultan, S. E. 2003: Phenotypic plasticity in plants: a case study in ecological development. -Evolution & Development 5 (1): 25-33.
The Angiosperm Phylogeny Group (AGP) 1998: An ordinal classification for the families of flowering plants. -Annals of the Missouri Botanical Garden 85: 531-553.
The Angiosperm Phylogeny Group (AGP) 2016: An update of the Angiosperm Phylogeny Group classification for the orders and families of flowering plants: APG IV. -Botanical Journal of the Linnean Society 181 (1): 1-20. https://doi.org/ 10.1111/boj.12385
Taskova, R. M., Albach, D. C. & Grayer, R. J. 2004: Phylogeny of Veronica - a combination of molecular and chemical evidence. -Plant Biology 6: 673-682.
Tyron, R.C & Baily, R. C. 1970: Cluster analysis. -McGraw-Hill, New York.
Weising, K., Nybom, H., Pfenninger, M., Wolff, K., & Kahl, G. 2005: DNA fingerprinting in plants: principles, methods, and applications. CRC press. -Boca Raton, Florida
The Iranian Journal of Botany
Volume 27, Issue 2
December 2021
Pages 130-145

Files

History

  • Receive Date: 27 July 2021
  • Revise Date: 26 September 2021
  • Accept Date: 06 December 2021

Share

How to cite

Statistics