Evolutionary and biogeographic history of the genus Helichrysum (Compositae, Gnaphalieae) in the Afromontane and Afroalpine archipelagos

Abstract

Aquesta tesi doctoral explora la història evolutiva i biogeogràfica de la flora afromontana i afroalpina mitjançant l’estudi d'Helichrysum (Compositae, Gnaphalieae), un dels gèneres de plantes més diversos i emblemàtics de la regió, abundant tant al cinturó montà com a l’alpí. Originat-se al sud d’Àfrica durant el Miocè i expandint-se posteriorment a escala global, Helichrysum proporciona un model ideal per a l’estudi de processos evolutius a les “illes del cel” africanes i a sistemes muntanyosos d’arreu del món. Emprant un enfoc filogenòmic integratiu, basat en un ampli mostreig taxonòmic i geogràfic, hem generat dades per més de 500 mostres utilitzant la tècnica Hyb-Seq i les hem analitzat per donar resposta a qüestions evolutives sense resoldre i dilucidar els patrons de diversificació a diferents escales espacials i temporals. Els nostres resultats identifiquen les praderies del sud d’Àfrica com a principal centre de diversificació i la font més important de llinatges, impulsant radiacions tant a les muntanyes com a les terres baixes d’altres regions, seguint un patró de radiacions niuades. A més, els nostres resultats suggereixen que tant l’especiació geogràfica com l’ecològica van jugar un paper fonamental en la història evolutiva d'Helichrysum. Aquests processos estan estretament relacionats amb la notable capacitat de dispersió i adaptació del clade, que van facilitar l’expansió d’ancestres preadaptats des de biomes similars, el desplaçament al llarg de gradients altitudinals i la diversificació in-situ per especialitzar-se en diferents microhàbitats.

Esta tesis doctoral explora la historia evolutiva y biogeográfica de las floras afromontana y afroalpina mediante el estudio de Helichrysum (Compositae, Gnaphalieae), uno de los géneros de plantas más diversos y emblemáticos de la región, abundante tanto en el cinturón montano como en el alpino. Originado en el sur de África durante el Mioceno y expandiéndose posteriormente a nivel global, Helichrysum proporciona un modelo ideal para el estudio de procesos evolutivos en las “islas del cielo” africanas y en los sistemas montañosos de todo el mundo. Usando un enfoque filogenómico integrativo, basado en un amplio muestreo taxonómico y geográfico, generamos datos para más de 500 muestras utilizando la técnica Hyb-Seq y los analizamos para dar respuesta a cuestiones evolutivas sin resolver y esclarecer patrones de diversificación a distintas escalas espaciales y temporales. Nuestros hallazgos identifican las praderas del sur de África como el principal centro de diversificación y la principal fuente de linajes, impulsando radiaciones tanto en montañas como llanuras en otras regiones, siguiendo un patrón de radiaciones anidadas. Además, nuestros resultados sugieren que tanto la especiación geográfica como la ecológica desempeñarón un papel fundamental en la historia evolutiva de Helichrysum. Estos procesos están estrechamente relacionados con la notable capacidad de dispersión y adaptación del clado, que facilitarón la expansión de ancestros preadaptados desde biomas similares, el movimiento a lo largo de gradientes altitudinales y la diversificación in-situ para especializarse en distintos microhábitats.

This doctoral thesis explores the evolutionary and biogeographic history of the Afromontane and Afroalpine floras using Helichrysum (Compositae, Gnaphalieae), one of the most diverse and emblematic plant genera in the region, thriving in both the montane and alpine belts. Originating in southern Africa during the Miocene and subsequently expanding worldwide, Helichrysum serves as an ideal model for studying evolutionary processes across African "sky islands" and global mountain systems. Using an integrative phylogenomic approach with extensive taxonomic and geographic sampling, we generated data for over 500 samples using the Hyb-Seq technique and analyzed it to resolve long-standing evolutionary questions and elucidate diversification patterns across various spatial and temporal scales. Our findings identify the southern African grasslands as the primary center of diversification and a major source of lineages, fueling both high- and low-elevation radiations in other regions, following a pattern of nested radiations. Furthermore, our results suggest that both geographic and ecological speciation played a crucial role in shaping Helichrysum's evolutionary history. These processes are closely linked to the clade’s exceptional dispersal ability and adaptability, which facilitated the spread of preadapted ancestors from similar biomes, movement across elevational gradients, and in-situ diversification to specialize in distinct microhabitats.