Onderzoeker helpt 5000 jaar oud mysterie oplossen: Team ontcijfert de Bamboo-stamboom

Onderzoeker helpt 5000 jaar oud mysterie oplossen: Team ontcijfert de Bamboo-stamboom

Anonim

door Idaho State University

Image

(Phys.org) - Al meer dan 5000 jaar bestuderen mensen bamboe: het gebruik, de groeivormen, ongebruikelijke bloeicycli en de relatie met andere plantengroepen. Tot nu toe waren de relaties tussen de belangrijkste stammen van bamboe, 'stammen' genoemd, niet met zekerheid bekend. Maar een nieuw artikel in het tijdschrift Molecular Phylogenetics and Evolution onthult het oude verhaal van bamboe met behulp van DNA-analyse en biedt het meest overtuigende bewijs tot nu toe van hun lange evolutionaire geschiedenis.

Het artikel, getiteld "Hogere fylogenetische relaties binnen de bamboe (Poaceae: Bambusoideae) op basis van vijf plastidemarkers, " is geschreven door Scah Kelchner, Idaho State University, universitair hoofddocent systematiek en evolutie aan het ISU Department of Biological Sciences, en een internationale onderzoeksteam genaamd de Bamboo Phylogeny Group.

Hoewel de meeste Amerikanen relatief onbekend zijn met bamboe, is het moeilijk om hun belang voor het levensonderhoud en de economieën van tropische landen over de hele wereld te overschatten. In ontwikkelingslanden zijn bamboestengels de belangrijkste bouwmaterialen voor huizen, gereedschap en talloze nuttige alledaagse voorwerpen zoals manden, hekken en kookgerei. Bamboe speelt ook een cruciale rol in 's werelds bedreigde tropische ecosystemen, met name in berghabitats en nevelwouden waar de soortenrijkdom hoog is. Cultureel zijn ze van centraal belang voor de geschiedenis, kunst en filosofie van China, India, Japan en een groot deel van Zuidoost-Azië.

Het nieuw gepubliceerde artikel vertegenwoordigt een belangrijke bijdrage van ISU aan de kennis van zo'n belangrijke plantengroep, een van langdurige interesse en waarde voor veel van de wereldbevolking.

Image

De Bamboo Phylogeny Group (BPG) werd in 2005 opgericht door Kelchner en zijn collega-professor Lynn Clark aan de Iowa State University om hardnekkige vragen over bamboe-evolutie aan te pakken. Het samenwerkingsverband voor onderzoek omvat nu bijna 30 onderzoekers in 12 landen.

Kelchner arriveerde bij ISU in 2004 met een geschiedenis van bamboe-onderzoek en een nieuwe kans om eindelijk zijn vragen over de evolutie van deze fascinerende grassen te beantwoorden. ISU heeft sindsdien een belangrijke bijdrage geleverd aan het onderzoek naar wereldbamboe, ondanks het feit dat de staat een klimaat heeft dat zo hard is dat maar weinig bamboe kunnen overleven (geen enkele komt oorspronkelijk uit de regio). Maar Idaho maakte een geschikte plek om leiding te geven aan de data-accumulatie en analyse-onderdelen van het project.

Bladmateriaal dat werd gebruikt voor DNA-analyse werd verzameld door leden en verzonden vanuit verre gebieden van de wereld, waaronder Indonesië, Brazilië, India, China en Afrika. Toen die weefsels eenmaal bij ISU waren aangekomen, gingen Kelchner en zijn doctoraatsstudent Amanda Fisher aan het werk. Ze leverden bijna de helft van de DNA-sequenties en alle uitgebreide rekenanalyses die in de studie werden gebruikt.

Met zorgvuldige methodologie kan de vergelijking van DNA van verschillende soorten een "stamboom" van relaties onthullen, een fylogenie. Voor bamboe kan deze fylogenie worden beschouwd als een routekaart naar hun evolutionaire geschiedenis. Met aanvullende gegevens kan de fylogenie ook onderzoekers helpen bepalen wanneer en waar bamboe is ontstaan, welke veranderingen er in de loop van de tijd met bamboelichamen zijn gebeurd en hoe bamboe zich had kunnen verspreiden over de tropische en subtropische gebieden van de aarde.

Twee kritische componenten van het onderzoek werden bijgestaan ​​door ISU's Molecular Research Core Facility en Dr. Michael Thomas's EGG-bioinformatica-groep op de campus. De Core Facilty hielp met DNA-sequencing en bio-informaticus Dr. Luobin Yang was essentieel om de database van Kelchner voor het project operationeel te krijgen.

Vooral monsters van Madagascar-soorten waren moeilijk te krijgen en de nieuwe publicatie is de eerste die deze groep bamboe in zijn analyse heeft opgenomen. Dat betekent dat het artikel de allereerste complete stamboom van bamboeverhoudingen op stamniveau presenteert.

De fylogenie bevat verschillende zorgvuldig geteste verrassingen. Nieuwe of onverwachte relaties worden waargenomen die een wijziging in de wetenschappelijke namen voor veel bamboegroepen vereisen. Een formeel begeleidend artikel geschreven door de BPG doet precies dat, waardoor een geldige wetenschappelijke referentie wordt gecreëerd voor de nieuwe bamboe-namen die wereldwijd voor deze planten worden gebruikt.

Voor het eerst in eeuwen moet de nieuwe classificatie wetenschappelijke namen op hogere taxonomische niveaus in bamboe stabiliseren. Het was vooral om deze reden dat de National Science Foundation de subsidie ​​financierde waarmee Kelchner en Clark de BPG konden vormen en het werk konden uitvoeren.

Deze gevarieerde groep bosrijke grassen is inheems in vijf continenten en bestaat uit ongeveer 1.400 soorten. Meer dan 40 procent van die soorten komt voor in Zuid- en Midden-Amerika, een feit dat de meesten van ons in de Verenigde Staten, die denken dat bamboe vooral in China en Japan groeit, vaak verrast.