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Phylogenetic relationships within Cicuta (Apiaceae tribe Oenantheae) inferred from nuclear rDNA ITS and cpDNA sequence data

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Abstract:

The genus Cicuta (Apiaceae tribe Oenantheae Dumort.) is the most virulently poisonous group of flowering plants native to the north temperate zone. A recent treatment recognized four species (C.bulbifera L., C.douglasii (DC.) J.M.Coult. & Rose, C.maculata L., and C.virosa L.), with C.maculata divided into four varieties. We present results of phylogenetic analyses of the nuclear ribosomal DNA (rDNA) internal transcribed spacer (ITS) locus and the region bounded by the chloroplast genes psbI and trnK 5′ exon to determine taxonomic limits and relationships among these taxa, and to assess the taxonomic status of C.douglasii, a polyploid thought to be derived from C.maculata and C.virosa. Cicuta bulbifera and C.virosa are each resolved as monophyletic, the latter is a sister group to all other species. Discordance between the ITS- and plastid-derived phylogenies and lack of resolution in the ITS trees preclude unequivocal hypotheses of relationship; all trees do suggest, however, that the allotetraploid C.douglasii is polyphyletic and possibly polytopic, with all examined accessions but one nested within C.maculata. This single outstanding accession is from California and, pending further study, might warrant recognition as a distinct species. The diploid C.bulbifera may also be of hybrid origin, as revealed by significant discordance between data sets. Within C.maculata, only the western North American var. angustifolia Hook. is resolved in the ITS trees. In the cpDNA trees, C.maculata var. angustifolia comprises a strongly supported clade with C.maculata var. bolanderi (S.Watson) G.A.Mulligan and C.douglasii, both of primarily western North American distribution. The eastern North American taxa, C.maculata vars. maculata and victorinii (Fernald) B.Boivin, also comprise a clade, sister group to C.bulbifera.

Le genre Cicuta (Apiaceae tribu Oenantheae Dumort.) est le groupe le plus violemment poison des plantes à fleur indigènes de la zone boréale tempérée. Une présentation récente reconnaît quatre espèces (C. bulbifera L., C. douglasii (DC.) J.M. Coult & Rose, C. maculata L. et C. virosa L.), le C. maculata étant réparti en quatre variétés. Les auteurs présentent les résultats d’analyses phylogénétiques d’un lieu ITS de l’ADNr nucléique et de la région liée par les gènes chloroplastiques psbl et trnK exon 5′, pour déterminer les limites taxonomiques et les relations parmi ces taxons, et pour évaluer le statut taxonomique du C. douglasii, une polyploïdes qu’on croit dérivée du C. maculata et du C. virosa. Le C. bulbifera et le C. virosa s’avèrent chacun monophylétiques, le dernier comme groupe sœur de toutes les autres espèces. La discordance entre les phylogénies déduites des ITS et des plastes, et l‘absence de résolution dans les arbres ITS empêchent toute hypothèse sans équivoque au sujet des relations; tous les arbres suggèrent cependant que le C. douglasii allotétraploïde est polyphylétique et possiblement polytopique, chez toutes les accessions, sauf une rattachée au C. maculata. Cette accession unique exceptionnelle provient de la Californie et, en attendant d’autres études, mériterait d’être reconnue comme espèce distincte. Le C. bulbifera diploïde pourrait également être d’origine hybride, comme le suggère une discordance significative entre les ensembles de données. À l’intérieur du C. maculata seule la variété nord-américaine de l’ouest, se démarque dans les arbres ITS. Dans les arbres ADNcp, le C. maculata var. angustifolia Hook. comporte un clade fortement étayé avec le C. maculata var. bolandri (S. Watson) G.A. Mulligan et le C. douglasii, tous deux distribuées surtout dans l’ouest nord-américain. Les taxons de l’est de l‘Amérique du Nord, C. maculata vars. maculata et victorinii (Fernald) B. Boivin, comportent également un clade apparenté au groupe C. bulbifera.

Document Type: Research Article

Publication date: 2006-03-01

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