Plumbaginaceae from saudi arabia using its sequences of nuclear ribosomal dna


Fig. 4- Strict Consensus Tree inferred using PAUP 4.0b



Yüklə 0,95 Mb.
Pdf görüntüsü
səhifə16/19
tarix14.05.2022
ölçüsü0,95 Mb.
#57930
1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   19
acantholimion rbcl ITS

Fig. 4- Strict Consensus Tree inferred using PAUP 4.0b 

  









2.56 

1.86 


29 

1.7 



14.48 


2.55 

1.7 



19.87 

2.55 



19.31 


2.56 

1.86 




Table 6- Characteristics of ITS sequences of nuclear ribosomal DNA in the taxon sequenced in the present study 

Taxon 

ITS1 

5.8 

ITS2 

Total ITS length 

Length 


%GC 

Length 


%GC 

Length 


%GC 

Limonium axillare 

613 


202 

50 


163 

50 


248 

49 


Limonium carnosum 

615 


201 

45 


161 

48 


247 

51 


Limonium cylindrifolium 

618 


202 

50 


163 

50 


253 

48 


Limonium lobatum 

599 


203 

46 


161 

53 


233 

50 



|| Bioinfo Publications || 

 

118 



 

Fig. 5- Bootstrap Strict Consensus Tree inferred using PAUP 4.0b 

Fig. 6- NJ Tree inferred using PAUP 4.0b 

Discussion 

Plumbaginaceae  are  a  cosmopolitan  family  well  represented  in 

temperate zones of the Northern Hemisphere and showing prefer-

ences for arid or saline, often coastal, environments [47]. The Angi-

osperm  Phylogeny  Group  classification  of  flowering  plants  [3]  in-

cluded  them  in  a  broadly  defined  order  Caryophyllales,  together 

with other families adapted to extreme environments including oli-

gotrophic soils (e.g., Droseraceae), arid zones (e.g., Cactaceae and 

Portulacaceae), and soils with high salt content (e.g., Amaranthace-

ae  and  Tamaricaceae).  Phylogenetic  studies  of  Plumbaginaceae 

based  on  plastid  DNA  sequences  and  morphological  data  have 

been produced recently [48]. These studies confirmed the classifi-

cation  of  Plumbaginaceae  into  two  subfamilies,  Plumbaginoideae 

and  Staticoideae,  well  differentiated  by  morphological,  chemical, 

and molecular characters. Plumbaginoideae comprise four genera, 

of  which  Plumbago,  with  approximately  20  species,  is  the  largest. 

Staticoideae  are  morphologically  more  diverse.  More  than  85%  of 

the species are in three genera, LimoniumArmeria, and Acantho-



limon, and the remaining species belong to monotypic or small gen-

era  split  from  Limonium  and  Acantholimon,  although  the  status  of 

these genera is not clear yet, as [47] pointed out. Recent systematic 

and  phylogenetic  studies  of  Limonium  lack  a  global  perspective, 

having been based on specific geographic areas [5,49] or individual 

sections or groups that are putatively monophyletic [50]. The latest 

comprehensive  accounts  for  the  family  and  Limonium  were  pub-

lished by [6], and later authors have followed his system with only 

small  alterations.  Boissier  divided  Limonium  former  Statice,  nom. 

rej. vs. Armeria; [51] into 13 sections belonging to two main groups: 

‘‘corolla  polypetala’’  with  eight  sections  and  ‘‘corolla  gamopetala’’ 

with  four  sections  plus  two  others  published  at  a  later  date.  Only 

two sections of the original corolla gamopetalaL. sect. Polyarthrion 

and  L.  sect.  Siphonantha,  are  still  included  in  Limonium,  although 

phylogenetic relationships of these new genera to other members of 

Staticoideae have not yet been  assessed. Within the  corolla poly-

petala  group,  only  L.  sect.  Circinaria  is  currently  separated  from 

Limonium as genus Afrolimon

The most recent attempt to clarify the taxonomy of  Limonium was 

made by [52] who rearranged the genus for Flora Europaea. Pignat-

ti divided the European taxa in three subgenera. Limonium subge-

nus Pteroclados (equivalent to the section with the same name) has 

approximately  18  species  mostly  endemic  to  the  Canary  Islands. 



Limonium  subgenus  Myriolepis  was  created  to  include  three  sec-

tions  (L.  sects.  Myriolepis,  Siphonantha,  and  Polyarthrion),  all  of 

them  members  of  Boissier’s  corolla  gamopetala  group.  Finally, 

placed the remainder of the European sections in a large unstruc-

tured L. subgenus Limonium, leaving African, American, and Asiatic 

species out of his system. In addition, nomenclature of the genus is 

also  obsolete.  Most  of  the  sectional  names  were  originally  pub-

lished  under  the  former  generic  name  Statice.  Although  some 

names  have  been  consequently  combined  under  Limonium  (e.g., 

for European groups), a large number of sections are still based on 

dubious nomenclature. 

Despite the systematic and taxonomic confusion around Limonium 

and Plumbaginaceae in general, two aspects of the family, breeding 

systems  and  phytochemistry,  are  better  known.  Phytochemical 

studies [53,54] have confirmed the differences between subfamilies 

and among Southern and Northern Hemisphere groups. Neverthe-

less,  the  lack  of  a  robust  systematic  and  phylogenetic  framework 

makes interpretation of these results speculative. Breeding systems 

International Journal of Molecular Biology 

ISSN: 0976-0482 & E-ISSN: 0976-0490, Volume 6, Issue 1, 2015 

Al-Ghanem S.M.S. 



|| Bioinfo Publications || 

 

119 



 

were extensively studied by [55,56], who has been influential in the 

development  of  evolutionary  and  biogeographical  hypotheses  for 

the family, including the dispersal of genera related to Limonium to 

the  southern  continents  (Afrolimon,  Bakerolimon,  and  Muellero-

limon).  Using  all  available  information  (morphology,  breeding  sys-

tems, and karyology), [56]) made the first attempt to clarify relation-

ships among genera and tribes in the family. [56] results were obvi-

ously limited by the amount and types of data available at that time, 

and in the light of new molecular data these have been shown to be 

only partially correct [48]. [56] also studied the evolution of Limoni-



um in more detail. Heterostyly, although typical in Plumbaginoideae

is also present in L. subsect. Genuinae [55], whereas pollen/stigma 

dimorphism  and  self-incompatibility,  common  within  Staticoideae, 

are  widespread  in  Limonium.  Facultative  apomixis  is  common  in 



Limonium,  whereas  truly  sexual  species  are  infrequent  (e.g.,  L. 

sects. Polyarthrion and Pteroclados); sexual groups usually display 

fewer species than the apomictic ones. Hybridization, apomixis, and 

polyploidy  in  L.  subsects.  Densiflorae,  Dissitiflorae,  and  Steiro-



cladae  are  putatively  key  factors  in  the  radiation  of  Limonium  in 

areas  such  as  the  western  Mediterranean  basin.  As  a  conse-

quence,  a  large  number  of  microspecies  have  been  described, 

making difficult attempts to clarify the taxonomy of the group [57]. 

One of the advantages of constructing molecular trees is the possi-

bility of estimating the ages of lineages. The calibration of molecular 

trees  is  usually  based  on  the  fossil  record  or  specific  events  that 

can  be  dated  e.g.,  presence  of  lineages  on  oceanic  islands  [58]. 

Plumbaginaceae  have  not  been  the  focus  of  any  extensive  fossil 

research, and even pollen records are restricted to Quaternary stra-

ta [59]. Despite the lack of fossil information, the presence of phylo-

genetically isolated lineages on a volcanic archipelago, the Canary 

Islands, can be used as a calibration point. The Canary Islands are 

too close to the African continent to behave as a truly oceanic archi-

pelago (110 km for the closest island, Fuerteventura, and 460 km 

for the most distant island, La  Palma). The geomorphology of the 

Canary Islands has been extensively studied, as well as biogeogra-

phy and colonization patterns [60]. The archipelago was formed by 

a  series  of  volcanic  periods  that  started  approximately  20  million 

years ago (mya). There are three groups of Limonium present in the 

island flora, of which L. sect. Pteroclados and L. sect. Ctenostachys 

are not exclusive to the Islands. The monotypic and morphologically 

atypical L. sect. Limoniodendron  (L. dendroides), which is a small 

tree or shrub only found on La Gomera, does not seem to be close-

ly  related  to  any  other  taxa.  This  island,  formed  approximately  10 

mya [60], is the only island in the archipelago that has been without 

major  volcanic  activity  for  the  last  4  million  years.  The  age  of  the 

island can be used as a reasonable minimal age for L. dendroides 

to calibrate the tree, assuming that the intervening volcanic activity 

did not eliminate the flora. 

In Limonium, polyploidy and apomixis are common, numerous hy-

brids  occur  naturally,  and,  as  a  consequence,  reticulate  evolution 

seems to be the rule rather than the exception. Sizes of ITS-1 and 

ITS-2 in the Limonium species studied were similar to those report-

ed for other flowering plants, with ITS-1 longer than ITS-2 [18]. In 

Limonium, the ITS region has evolved primarily by point mutations, 

which conforms to other studies on closely related plants [18]. The 

conservation  of  ITS  sequences  is  presumably  due  to  their  role  in 

the  production  of  mature  rRNA,  and  this  functionality  depends  on 

evolutionarily  conserved  secondary  structural  motifs.  Inference  of 

nonindependence  at  directly  opposing  sites  in  these  secondary 

structures can be determined empirically [61]. However; in the pre-

sent study, differential character weights for stem vs loop positions 

did  not  lead  to  different  results  in  the  analysis  of  ITS  sequences 

from  Limonium.  It  has  been  demonstrated  that  rRNA  processing 

mechanisms  could  be  labile  enough  to  allow  readjustments  of  in-

trastrand  RNA  pairing,  which  could  imply  mutations  at  nonpaired 

positions  [62].  This  pattern  of  substitutions  could  have  important 

implications  for  phylogenetic  analysis  but  it  could  also  mean  that 

selection  for  compensatory  mutations  might  be  weaker  for  these 

spacers  than  for  nrDNA  coding  regions,  alleviating  the  concern 

about  nonindependence  of  characters  [63].  The  analysis  of  ITS 

using  parsimony  methods  of  phylogenetic  reconstruction  has  re-

vealed a relatively stable phylogenetic structure [64,65]. In the pre-

sent  study,  the  relationships  obtained  among  Limonium  ITS  se-

quences using ML, NJ, and parsimony approaches are, in general, 

congruent for well-supported groups. 

Palacios et al [66] have detected intraspecific polymorphism in spe-

cies of Limonium with two molecular markers, RFLPs of chloroplast 

DNA and nrDNA ITS sequences. L. furfuraceum, a sexual species 

with a very conspicuous morphology but no variability was found in 

its rDNA. L. delicatulum represents another case in which intraspe-

cific variability has been detected but with an opposite rDNA-cpDNA 

pattern  of  variability.  A  similar  explanation  has  also  earlier  been 

suggested  for  ITS  polymorphism  in  other  plant  species  [67].  In 

some cases, conspecific samples rendered identical genotypes; in 

others,  intraspecific  variability  has  been  detected  through  pooled 

DNA  samples  from  different  individuals  of  the  same  population. 

These  phenomena  should  prevent  reporting  these  ITS  sequences 

as unique sequences, representative of the corresponding species. 

In the present analyses taxon were included from 1. Sect. Limonium 

Subsections  Densiflorae,  2.  Sect.  Limonium  Subsections  Steiro-

cladae, 3. Sect. Limonium Subsections Hyalolepidae, 4. Sect. Limo-

nium Subsections Limonium, 5. Sect. Limonium Subsections Dissiti-

florae, 6. Sect. Polyarthrion, 7. Sect. Schizhymenium. In the present 

study, Limonium axillare, L. cylndrifolium, L. carnosum, and L. loba-

tum were sequenced as well as studied morphologically also. Limo-

nium axillare (Forssk.) O. Kuntze, [Revisio Generum Plantarum  2: 

395. 1891. (5 Nov 1891), Synonym= Statice axillaris Forssk. Peltier, 

M. 1981. Plombaginacées. Fl. Madagasc. 163: 15-23; Statice bovei 

Jaub.  &  Spach.  Peltier,  M.  1981.  Plombaginacées.  Fl.  Madagasc. 

163: 15-23], is in Arabic known as Qataf, is distributed in Tropical 

Africa,  Egypt,  and  Costal  region  on  the  red  sea  in  Saudi  Arabia; 

which have been characterized as: a costal small shrub up to c. 50 

cm  tall;  leaves  fleshy,  alternate,  lamina  oblanceolate  to  oblanceo-

late-spathulate,  3-8  mm  wide,  tapering  to  amplexicaul  base,  inflo-

rescence  a  panicle  of  one  sided  spikes  bearing  few  flowered 

cymes;  bracts  and  bracteoles  reddish,  the  bracteoles  c.  2.5  mm 

long; calyx tube c. 2 mm long, the limb c. 4 mm across, calyx tube 

plicate,  papery  membranous,  white  with  reddish  ribs,  the  ribs  pu-

bescent at base, corolla purplish red, crumpling. 



Limonium  cylndrifolium  (Forssk)  O.  Kuntze,  [rev  Gen.  Pl  2:  395 

(1891); Synonym= Stice cylindrifolium Forssk (1753)], is distributed 

in Ethiopia, Yemen, and Red sea coast and  island, Farsan Island 

near Ras Hassis in Saudi Arabia, have been morphologically char-

acterized as: acostal perennial herb up to c. 50 cm tall, old branch-

es  covered  with  whitish,  spirally  arranged  remnants  of  bases  of 

fallen-off  leaves;  leaves  cylindrical,  up  to  c.  6  cm  long,  1.5-2  mm 

across, mucronate; flowers in few flowered cymes densely arranged 

in one sided spikes forming racemes or panicles on leafless space; 

bracteoles up to c. 3.75 mm long, reddish brown; calyx up to c. 3.25 

International Journal of Molecular Biology 

ISSN: 0976-0482 & E-ISSN: 0976-0490, Volume 6, Issue 1, 2015 

Phylogenetic Relationship Studies on the Genus Limonium Mill. Plumbaginaceae from Saudi Arabia Using its Sequences of Nuclear Ribosomal 

DNA 



|| Bioinfo Publications || 

 

120 



 

mm  long,  hardly  projecting  above  the  bracteoles;  calyx  tube  c.  2 

mm long, glabrous, not pubescent along the ribs; corolla deep red-

dish projecting about 1 mm beyond calyx, crumpled within calyx on 

drying up, stamens exserted. 

Limonium  carnosum  (Boiss.)  O.  Kuntze,  [Rev.  Gen.  Pl.  2  :  394 

(1891); synonym= Statice carnosa Boiss (1848)], is in Arabic known 

as  Qataf  or  Awaidhan,  and  distributed  in  Eastern  region  or  at  the 

margins  of  costal  marshes  of  Saudi  Arabia,  and  Iran;  have  been 

morphologically  characterized  as:  perennial,  ascending  to  erect, 

much branched undershrub up to c. 40 cm tall; branches thin, lower 

leafy, the scapose leafless with only small bracts, mostly warty with 

foviate  pustular  glands;  leaves  densely  foveolate-pustular,  alter-

nate,  rather  densely  arranged,  linear  spathulate,  up  to  3  cm  long 

and up to 3 mm at the top, tapering downwards into thin petiole like 

basal parts which expand to form membranous edged, amplexicaul 

bases;  flowers  pink,  in  few  to  several  flowered,  dense,  cymose, 

shortly pedunculate or sessile, axillary clusters arranged on leafless 

branches  of  paniculate  spaces;  bracts  foveolate  pustular  at  the 

least in the median region; bracteoles up to c. 2 mm long; calyx c. 3 

mm long, pink, glabrous or sparsely pubescent basally along some 

of the ribs; corolla c. 4.5 mm long, pink or white, becoming crumped 

and inconspicuous at the base of calyx. 



Limonium  lobatum  (L.  f.)  Chaz.  [Dict.  Jard.  2:36(1790)  plate  172; 

synonym= Staice thouinii Viv., (1802); S. lobata L. f. (1782); Limoni-



um  thouinii  Kuntze  (1891)]  is  patchily  seen  in  silty  soils  of  Saudi 

Arabia, known in Arabic as Kitaah sibsab, have been characterized 

as: annual, stiff herb up to c. 25 cm tall with several erect scapes 

from  a  basal  rosette  of  leaves;  scapes  simple  or  branched,  3 

winged in the upper nodes; leaves sessile or subsessile, oblanceo-

late  to  spathuate,  up  to  8  x  2  cm,  branched,  pinnately  lobed  into 

usually  3-4  pairs;  the  lobes  rounded,  usually  3-4  pairs;  flowers  in 

few-several flowered dense cymes subtended by broadly 3-winged 

obconical branches of the scape, the whole acting as a disseminule 

and falling off together; bracteoles 2-keeled at back, up to c. 6 mm 

long; calyx silvery white to pale blue c. 4 mm long, lobes 5, about as 

long as the tube, alternating with 5, prominent bristles, coyellowish, 

crumpling up. 

The analyses clearly reveals that the largest section of the genus 

(section Limonium) does not constitute a monophyletic assemblage. 

Limonium carnosum clade with Limonium narbonense and Limoni-

um vulgare (Sect. Limonium, Subsections Limonium); L. cylindrifoli-

um and L. axillare which has been previously placed in Sect. Limo-



nium,  Subsections  Limonium  doesnot  nested  within  its  clade  of 

own,  rather  were  found  base  of  the  phylogenetic  tree.  Limonium 



lobatum  which  has  been  previously  based  on  morphology  have 

been  placed  in  Section  Pteroclados,  subsection  Pdontolepideae, 

occupied basal most position in the pylogenetic tree. 

In the absence of a previous phylogenetic analysis of section Limo-



nium  based  on  other  independent  characters  [48],  [66]  discussed 

the results only in relation to the classification of the group, which is 

based  mainly  on  morphological  and  karyological  characters  [6,5], 

and find out that the splitting of  section  Limonium does not agree 

with the results of the phylogenetic analyses of nuclear and orga-

nellar  markers.  suggested  that  the  largest  section  of  the  genus 

(section Limonium) does not constitute a monophyletic assemblage. 

The basal position of the two analyzed species of subsection Limo-



nium (L. vulgare and L. narbonense) was strongly supported in all 

analyses.  The  same  results  were  obtained  using  rbcL  sequences 

with five Limonium species. Levels of sequence divergence suggest 

that molecular differentiation between taxa of subsection Limonium 

and  the  other  species  from  section  Limonium  is  larger  than  ex-

pected  based  on  exomorphic  features.  In  addition,  morphological 

and anatomical data suggest that subsection  Limonium is a group 

of  well-knit  species  not  linked  by  intermediates  to  the  remaining 

section  Limonium.  This  agrees  with  results  based  on  anatomical 

and  morphological  proposed  that  subsections  Densiflorae  and 



Dissitiflorae  should  be  merged.  Nevertheless,  Limonium  taxa  be-

longing  to  these  four  subsections  are  apomictic  and,  presumably, 

have a hybrid origin from ancestors belonging to either subsection 

[67]. 



Yüklə 0,95 Mb.

Dostları ilə paylaş:
1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   19




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azkurs.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

gir | qeydiyyatdan keç
    Ana səhifə


yükləyin