2 MATERIAL UND METHODE EINLEITUNG INHALTSVERZEICHNIS 4 Molekulare Phylogenie endemischer Heuschrecken Ostafrikas

Volltext

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Molekulare Phylogenie endemischer Heuschrecken Ostafrikas

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EINLEITUNG

1.1 hot spot Regionen der Biodiversität ... 08

1.2 Die ostafrikanische Gebirgswelt ... 10

1.2.1 Geologie Ostafrikas ... 10

1.2.2 Klima & Vegetationsgeschichte Ostafrikas ... 13

1.3 Orthopteren Ostafrikas: Stand der Forschung ... 15

1.3.1 Die untersuchten Taxa ... 15

1.3.1.1 Die Gattungen Altiusambilla, Usambilla und Rhainopomma ... 16

1.3.1.2 Die Gattung Parepistaurus ... 19

1.3.1.3 Die Gattungsgruppe Phlesirtes ... 22

1.4 Molekulare Systematik ... 26

1.5 Molekulare Markersysteme ... 28

1.5.1 Mitochondriale Marker ... 28

1.5.1.1 Mitochondriale 16s rDNA ... 29

1.5.1.2 Untereinheit I der Cytochromoxidase (COI) ... 30

1.5.2 Kernmarker ... 30

1.5.2.1 internal transcribed spacer Regionen (ITS) ... 31

1.5.2.2 Histon Komplex 3 (H3) ... 31

1.6 Ziele der Arbeit ... 32

1.6.1 Arbeitsansätze ... 34

1.7 Molekulare Taxonomie ... 35

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MATERIAL UND METHODE

2.1 Tiermaterial ... 36

2.2 Labormethoden ... 42

2.2.1 Fixierung und Aufbewahrung ... 42

2.2.2 DNA-Extraktion ... 42

2.2.3 Agarose-Gelelektrophorese ... 42

2.2.4 Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ... 43

2.2.5 Aufreinigung der PCR-Produkte ... 44

2.2.6 DNA-Sequenzierung ... 45

2.3 Phylogenetische Analyse molekularer Daten ... 47

2.3.1 Generierung der Konsensus-Sequenz ... 47

2.3.2 Überprüfung des DNA-Abschnittes ... 47

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Molekulare Phylogenie endemischer Heuschrecken Ostafrikas

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2.3.3 Alinierung der DNA-Sequenzen ... 47

2.3.4 Kontrolle der Alinierung über Sekundärstrukturen ... 48

2.4 Methoden der Stammbaumrekonstruktion ... 48

2.4.1 Distanzverfahren ... 49

2.4.2 Maximum Parsimony Verfahren ... 50

2.4.3 Maximum Likelihood Verfahren ... 52

2.4.4 Bayes´sche Verfahren ... 53

2.4.5 Baumrekonstruktion für Distanzmethoden ... 54

2.4.6 Split Zerlegung ... 56

2.4.7 Baumrekonstruktion für Maximum Likelihood / Maximum Parsimony ... 56

2.4.8 Analyse kombinierter Datensätze ... 57

2.4.9 Wahl des Sequenzevolutionsmodells ... 58

2.5 Überprüfung der Datenqualität ... 59

2.5.1 Der χ2 Test zur Analyse der Basenzusammensetzung ... 59

2.5.2 Analyse der Substitutionssättigung ... 59

2.5.3 Das bootstrap – Verfahren ... 60

3 ERGEBNISSE

3.1 Analyse der molekularen Daten ... 61

3.2 Ergebnisse der Alinierungen ... 61

3.3 Basenzusammensetzung und Sequenzlängen ... 62

3.3.1 Datensätze der Lentuliden ... 62

3.3.1.1 Alinierung der 16s rDNA für den Datensatz der Lentuliden ... 62

3.3.1.2 Alinierung der Cytochromoxidase I für den Datensatz der Lentuliden ... 62

3.3.1.3 Alinierung des Histon 3 Gens für den Datensatz der Lentuliden ... 63

3.3.2 Datensätze für Parepistaurus ... 63

3.3.2.1 Alinierung der 16s rDNA für den Datensatz Parepistaurus ... 63

3.3.2.2 Alinierung der Cytochromoxidase 1 für den Datensatz Parepistaurus ... 64

3.3.2.3 Alinierung des Histon 3 Gens für den Datensatz Parepistaurus ... 64

3.3.3 Datensätze für Phlesirtes ... 65

3.3.3.1 Alinierung der 16s rDNA für den Datensatz Phlesirtes ... 65

3.3.3.2 Alinierung der Cytochromoxidase für den Datensatz Phlesirtes ... 65

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Molekulare Phylogenie endemischer Heuschrecken Ostafrikas

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3.4 Ergebnisse der Bestimmung der Substitutionsmodelle ... 66

3.5 Analyse der Substitutionssättigung ... 67

3.6 Analyse der Transversions / Transitionsverhältnisse ... 70

3.7 Analyse der Sequenzdistanzen ... 71

3.7.1 Sequenzdistanzen der Lentuliden ... 71

3.7.2 Sequenzdistanzen der Gattung Parepistaurus ... 73

3.7.3 Sequenzdistanzen der Gattungsgruppe Phlesirtes ... 75

3.8 Ergebnisse der Stammbaumrekonstruktion ... 77

3.8.1 Rekonstruktion der Phylogenie der taxonomischen Großgruppen ... 77

3.8.2 Rekonstruktion der Phylogenie der Lentuliden ... 79

3.8.3 Rekonstruktion der Phylogenie der Gattung Parepistaurus ... 83

3.8.4 Rekonstruktion der Phylogenie der Gattungsgruppe Phlesirtes ... 86

4

DISKUSSION

4.1 Auswahl der Taxa ... 93

4.2 Auswahl der genetischen Marker ... 94

4.3 Alinierung der Sequenzen ... 95

4.4 Diskussion der Sequenzzusammensetzung ... 95

4.5 Diskussion des Distanzverfahrens ... 96

4.6 Diskussion der Maximum Likelihood Methode ... 97

4.7 Diskussion der Bayes´schen Methode ... 98

4.8 Diskussion der Maximum Parsimony Methode ... 98

4.9 Diskussion der bootstrap Analyse ... 99

4.10 Diskussion der Sequenzdistanzen ... 100

4.11 Diskussion der Stammbaumrekonstruktionen ... 102

4.11.1 Diskussion zur Rekonstruktion der Phylogenie der Lentuliden ... 102

4.11.2 Diskussion zur Rekonstruktion der Phylogenie von Parepistaurus ... 106

4.11.3 Diskussion zur Rekonstruktion der Phylogenie von Phlesirtes ... 109

4.11.4 Diskussion der Gemeinsamkeiten der untersuchten Taxa ... 113

4.12 Diskussion „Molekulare Taxonomie“ ... 116

4.12.1 Allgemeine Diskussion zur molekularen Taxonomie ... 116

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Molekulare Phylogenie endemischer Heuschrecken Ostafrikas

7

5

ZUSAMMENFASSUNG& SCHLUSSWORT

... 122

6

LITERATURVERZEICHNIS

... 126

7

ABKÜRZUNGEN & SYMBOLE

... 143

8

ANHANG

8.1 Material ... 145

8.1.1 Chemikalien ... 145

8.1.2 Puffer und Lösungen ... 145

8.1.3 DNA-Längenstandards ... 146

8.1.4 Kits ... 146

8.1.5 Geräte ... 146

8.1.6 Verbrauchsmaterial ... 147

8.2 Protokolle, Rezepte, Reaktionsprofile ... 147

8.2.1 Extraktion ... 147

8.2.2 Gelelektrophorese... 147

8.2.3 Polymerase Kettenreaktion ... 148

8.2.4 Aufreinigung der PCR-Produkte ... 149

8.2.5 Sequenzierung... 149

8.2.5.1 Applied Biosystems, ABIPrism® 377 DNA Sequenzierer ... 149

8.2.5.2 LICOR® DNA 4200 IR Sequenzierer ... 150

8.3 Computerprogramme ... 150

8.4 Digitaler Anhang

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CURRICULUM VITAE

9.1 Schule, Ausbildung und Studium ... 151

9.2 Publikationen ... 152

9.3 Vorträge ... 152

10

DANKSAGUNG

... 154

Abbildung

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Referenzen

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