Phylogenetic relationships and infraspecific variation in Canadian Arctic Poa based on chloroplast DNA restriction site data

摘要

Infraspecific variation and phylogenetic relationships of Canadian Arctic species of the genus Poa were studied based on chloroplast DNA (cpDNA) variation. Restriction site analysis of polymerase chain reaction amplified cpDNA was used to reexamine the status of infraspecific taxa, reconstruct phylogenetic relationships, and reexamine previous classification systems and hypotheses of relationships. Infraspecific variation was detected in three species, but only in Poa hartzii Gand. did it correspond to infraspecific taxa where recognition of subspecies ammophila at the species level is supported. Additional variation in P. hartzii ssp. hartzii is hypothesized to be the result of hybridization with Poa glauca in the High Arctic and subsequent introgression resulting in repeated transfer of P. glauca DNA. The variation in Poa pratensis L. had a geographical rather than taxonomic basis, and is hypothesized to correspond to indigenous arctic versus introduced extra-arctic populations. In P. glauca Vahl cpDNA variation was detected only in western Low Arctic and boreal populations and may represent greater variation where the species survived the Pleistocene glaciations. Cladistic parsimony analysis of cpDNA restriction site data mostly confirms recent infrageneric classification systems. Poa alpina L., along with the non-arctic Poa annua L. and Poa sect. Sylvestres, formed the basalmost clades. The remaining taxa group into two main clades: one consisting of Poa sects. Poa, Homalopoa, Madropoa and Diocopoa; the second, of Poa sects. Secundae, Pandemos, Abbreviatae and Stenopoa. Poa sect. Poa, comprising Poa arctica R. Br. and P. pratensis, is a strongly supported monophyletic group, not closely related to P. alpina. Poa hartzii is confirmed as a member of a paraphyletic or weakly supported P. sect. Secundae. Poa glauca and Poa abbreviata R. Br. are distinct members within a generally unresolved Poa. sect. Stenopoa-Abbreviatae complexKey words: Poa, Canadian arctic, chloroplast DNA, restriction site analysis, infraspecific variation, phylogeny.En se basant sur la variation de l'ADN chloroplastique, les auteurs ont étudié la variation infraspécifique et les relations phylogénétiques d'espèces du genre Poa de l'Arctique canadien. Il ont utilisé l'analyse des sites de restriction de l'ADN, amplifié par PCR, afin de réexaminer les systèmes de classifications antécédents et les hypothèses de relations. On décèle de la variation infraspécifique chez trois espèces, mais seulement chez le Poa hartzii correspond-elle à des taxons infraspécifiques où la reconnaissance de la sous-espèce ammophila est bien supportée. On formule l'hypothèse que la variation additionnelle repérée chez le P. hartzii subsp. hartzii résulterait de l' hybridation avec le Poa glauca dans le haut-arctique et d'une introgression subséquente conduisant à un transfert répété de l'ADN de le P. glauca. La variation décelée chez le Poa pratensis a une base géographique plutôt que taxonomique et on propose l'hypothèse qu'elle correspond à des populations indigènes vs des populations extra-arctiques introduites. Chez le P. glauca, on ne décèle une variation du cpADN que chez les populations boréales et du bas arctique occidental, ce qui pourrait représenter une variation plus importante là où les espèces ont survécu à la glaciation du Pléistocène. L'analyse cladistique en parcimonie, des données sur les sites de restriction du cpADN, confirment largement les systèmes de classification infragénériques récents. Le Poa alpina, avec le Poa annua et les Poa sect. Sylvestres non-arctiques, forment les clades les plus fondamentaux. Les autres taxons se regroupent en deux clades principaux, un comprenant les Poa sects. Poa, Homalopoa, Madropoa et Diocopoa, et le second les Poa sects. Secundae, Pendemos, Abbreviatae et Stenopa. Les Poa sect. Poa, comprenant le P. arctica et le P. pratensis, constituent un groupe monophylétique fortement supporté, pas étroitement relié au P. alpina. Le P. hartzii se voit confirmé comme membre du groupe, paraphylétique ou faiblement support&eacu