Evolution of Polyscias sect.
Tieghemopanax (Araliaceae) based on
nuclear and chloroplast DNA sequence data


Jonathan M. EIBL
Department of Biology, Virginia Commonwealth University,
Richmond, Virginia 23284, U.S.A.

Gregory M. PLUNKETT
Department of Biology, Virginia Commonwealth University,
Richmond, Virginia 23284, U.S.A.
gmplunke@vcu.edu

Porter P. LOWRY II
Missouri Botanical Garden, P.O. Box 299,
St. Louis, Missouri 63166-0299, U.S.A.
lowry@mobot.org
Laboratoire de Phanérogamie, Muséum national d'Histoire naturelle,
16 rue Buffon, 75005 Paris, France.
lowry@mnhn.fr


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ABSTRACT
Polyscias sect. Tieghemopanax comprises approximately 26 species almost entirely endemic to New Caledonia. Three independent molecular markers were used to infer phylogenetic relationships and evolutionary patterns within the Tieghemopanax group, and to evaluate the status of a single highly variable species, P. dioica. Sequence data from nuclear ribosomal ITS and 5S spacers along with intron and spacer sequences from the plastid trnL-trnF region were analyzed separately and in each possible combination of the three data sets. Combined analyses provided topologies largely congruent with each of the separate analyses but with increased resolution, higher bootstrap support, and decreased computational time. The resulting cladograms confirm the monophyly of section Tieghemopanax and suggest an allopatric or adaptive divergence model of speciation in response to geography, elevation, and/or substrate type for most species. In contrast, P. dioica may represent an assemblage of once distinct but closely related species whose boundaries have recently broken down through hybridization and introgression. The results suggest that the Tieghemopanax group originated and diversified on New Caledonia (23 spp.); subsequent long-distance dispersal to other archipelagos resulted in the evolution of three local endemics (1 sp. each in Vanuatu, Fiji, and Australasia) and the widespread distribution of P. cissodendron in the SW Pacific.

KEY WORDS
speciation, Araliaceae, biogeography, New Caledonia, Polyscias, Tieghemopanax.


RÉSUMÉ
Evolution de Polyscias sect. Tieghemopanax (Araliaceae) à partir de l'analyse de l'ADN nucléaire et chloroplastique.
Polyscias sect. Tieghemopanax renferme environ 26 espèces presque toutes endémiques de Nouvelle-Calédonie. Trois marqueurs moléculaires indépendants ont été utilisés pour déduire les affinités et les modèles d'évolution au sein du groupe Tieghemopanax, et pour évaluer le statut d'une espèce particulièrement variable, P. dioica. Les séquences ITS et espaceur 5S de l'ADN ribosomique nucléaire ainsi que les séquences de l'intron et de l'espaceur de la région trnL-trnF de l'ADN chloroplastique ont été analysées séparément et dans chacune des combinaisons possibles de ces trois ensembles de données. Les topologies obtenues à partir des analyses combinées s'avèrent largement congruentes avec celles de chacune des analyses individuelles mais avec une meilleure résolution, des valeurs de bootstrap plus élevées et un temps de calcul moindre. Les cladogrammes qui en résultent confirment la monophylie de la section Tieghemopanax et suggèrent un modèle de spéciation allopa-trique ou d'adaptation divergente, en liaison avec la géographie, l'altitude, et/ou le type de substrat, pour la plupart des espèces. Au contraire, P. dioica
représenterait un ensemble d'espèces proches autrefois distinctes entres les-quelles les barrières ont récemment disparu par hybridation et introgression. Les résultats obtenus suggèrent que le groupe Tieghemopanax est originaire de Nouvelle-Calédonie où il s'est diversifié (23 spp.) et qu'une dispersion ultérieure à longue distance vers d'autres archipels a permis l'évolution de trois endémiques locaux (une espèce au Vanuatu, une à Fiji et une en Australasie) et d'une autre espèce (P. cissodendron) largement répandue dans le SW Pacifique.

MOTS CLÉS
spéciation, Araliaceae, biogéographie, Nouvelle-Calédonie, Polyscias, Tieghemopanax.


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