The potential of polyploidy to counteract the negative consequences of demographic disequilibria in colonizing populations - empirical insights from diploid and tetraploid Centaurea stoebe

Abstract

Polyploide Pflanzen neigen stärker als diploide Pflanzen dazu, invasiv zu werden, jedoch sind die zugrunde liegenden Mechanismen bisher unzureichend erforscht. Diese Doktorarbeit soll dazu beitragen, ein besseres Verständnis über die Prozesse zu erlangen, die den Kolonisationserfolg polyploider Arten unterstützen. Mein Modellsystem, Centaurea stoebe s.l., beinhaltet zwei Cytotypen, von den nur die tetraploide Unterart invasiv ist. Im Vergleich zu diploiden Populationen wiesen tetraploide Populationen eine höhere genetische Diversität auf und zeigten in einem Kreuzungsexperiment geringere Inzuchtdepression. Die tetraploide Unterart besitzt signifikant bessere Fähigkeiten Gründereffekte zu überstehen. Neben der höheren genetischen Diversität waren die negativen genetischen Konsequenzen genetischer Verarmung vergleichsweise schwach ausgeprägt. Die Ergebnisse meiner Arbeit tragen substantiell dazu bei, das Verbreitungsmuster der beiden Cytotypen von C. stoebe zu erklären.

Polyploid plants show a higher probability to become invasive than diploids, however, the underlying mechanisms are not fully understood. Surprisingly, the interplay of ecological and population genetic determinants of colonization success have not yet been addressed empirically in the context of the overrepresentation of polyploids among invasive species. With this thesis, I aim to contribute to a more complete understanding of the processes that shape the colonization success of polyploids. My model organism, the polyploid complex Centaurea stoebe s.l., comprises two cytotypes, diploids and tetraploids. Only tetraploids are reported to be invasive. Tetraploids maintain higher genetic diversity and showed reduced inbreeding depression than diploids. The tetraploid subspecies is significantly more likely to overcome phases of demographic disequilibria during colonization than diploids. My results contribute to explaining the contrasting invasion success of the cytotypes of C. stoebe.