Numerisch-taxonomische Untersuchungen anPisum sativum L.

Zusammenfassung

Es werden die folgenden in der numerischen Taxonomie gebräuchlichen 11 Ähnlichkeitsmaße auf ihre Anwendbarkeit geprüft: Koeffizient vonJaccard (2 Varianten), simple matching-Koeffizient, Koeffizient vonRogers undTanimoto, Phi-Koeffizient, Koeffizient vonGower, mittlere Merkmalsdifferenz, mittlerer quadratischer Abstand, Canberra-Metrik, Divergenzkoeffizient vonClark und Produkt-Moment-Korrelationskoeffizient vonPearson.

Die Untersuchung erfolgte anhand von 312 Sippen der GattungPisum. Die an ihren bonitierten 71 Merkmale wurden zu vier Merkmalssätzen (Gesamtheit der Merkmale, alle quantitativen Merkmale, alle qualitativen Merkmale, 21 ausgewählte qualitative Merkmale) zusammengestellt. Für die Gruppenbildung wurde die unbewichtete Paar-Gruppen-Methode mit arithmetischen Mittelwerten (UPGMA) benutzt. Insgesamt ergaben sich 50 verschiedene Dendrogramme, aufgrund derer die Ähnlichkeitsmaße eingeschätzt wurden. Die Auswertung der Dendrogramme erfolgte durch die Informationsmaße Sumrat und Samrat, den F-Index und die Hauptkomponentenanalyse.

Die Hauptaussagen der Arbeit sind: (1) Alle Ähnlichkeitsmaße ergeben in Abhängigkeit von den Merkmalssätzen sowohl taxonomisch brauchbare als auch taxonomisch unbrauchbare Dendrogramme. (2) Von den geprüften 11 Koeffizienten erweisen sich bei Vorliegen von überwiegend vielstufigen Merkmalen die Canberra-Metrik und bei Berücksichtigung von ausschließlich zweistufigen Merkmalen der simple matching-Koeffizient als gut. (3) Während die Verwendung aller 71 Merkmale und der 28 quantitativen Merkmale zu taxonomisch ungeeigneten Dendrogrammen führt, resultieren bei Benutzung der qualitativen Merkmale, insbesondere der ausgewählten 21, taxonomisch brauchbare Dendrogramme. (4) Dendrogramme, basierend auf wenigen Merkmalen, haben höhere Informationsgehalte als vergleichbare Dendrogramme, die auf einer größeren Anzahl von Merkmalen beruhen. (5) Unter den analysierten Faktoren übt die Auswahl der Merkmale den größten Einfluß auf die Dendrogrammbildung aus, es folgt die Merkmalskodierung und danach der Ähnlichkeitskoeffizient. (6) Für die UnterartP. sativum L. s. l. ssp.sativum ergibt sich ein Vorschlag für eine Neuklassifikation, in der für die Hauptgruppen die Differentialmerkmale Blütenfarbe, Pergamentschicht und Samenform oder Zeichnung der Samenschale in der genannten Reihenfolge berücksichtigt werden müßten.

Summary

The following 11 similarity coefficients, which are often used in numerical taxonomy, are compared to test their applicability: coefficient ofJaccard (two different readings), simple matching coefficient, coefficient ofRogers andTanimoto, phi coefficient, general similarity coefficient ofGower, mean character difference, mean square distance, Canberra metric, coefficient of divergence, andPearson's product-moment correlation coefficient.

The studies were based on 312 taxa of the genusPisum for which 71 characters had been measured. Four character sets have been established: totality of the characters, all quantitative characters, all qualitative characters, and 21 carefully selected qualitative characters. The clustering method selected was the unweighted pair-group method using arithmetic averages (UPGMA). Thus 50 different dendrograms were elaborated. The dendrograms were analysed by the information-theoretic measures SUMRAT and SAMRAT, the F-index, and the principal component analysis.

The following main results were obtained: (1) Depending on the character sets every similarity coefficient yields taxonomic useful and taxonomic useless dendrograms. (2) The investigation shows that if the greater part of the characters are multistate characters the Canberra metric proves best, but if only two-state characters are used the simple matching coefficient is the best one. (3) Dendrograms based on all of the 71 characters or the 28 quantitative characters make no taxonomic sense; the choice of the qualitative characters, especially the selected 21 ones, yields taxonomic useful dendrograms. (4) Dendrogra msbased on few characters have greater information contents than comparable ones based on a greater number of characters. (5) Among the analysed factors the selection of characters had the most important influence upon the construction of the dendrograms; it is followed by the codification of the characters and finally by the kind of the used similarity coefficient. (6) ForP. sativum L. s. l. ssp.sativum guide-lines for a new classification could be proposed; flower colour, parchment-layer, and shape of seed or mottling of the seed-coat should be taken into account in this sequence as the taxonomically most important differential characters.

Краткое содержание

Исследуется возможн ость применения след ующих одинадцати коэффици ентов сходства, часто испол ьзуемых в нумерическ ой таксономии: коэффици енты Жакарда (в двух вариан тах), Роджерса и Танимо то, Гоуера, коэффициенты «фи» и «simple matching», средняя ра зница признаков, сред няя квадратическая дистанция, «Canberra metric», коэфф ициент дивергенции Клерка и корреляцион ный коэффициент Пирсона.

Исследования провод ились на 312 формах родаPisum. Бонитировался 71 признак; признаки обр абатывались как 4 разл ичных набора (все признаки, 28 количественных приз наков, 43 качественных и 21 отобранный качестве нный признак). Для группиро вки применялся метод невзвешенных парных групп с арифметическ ими средними. Всего бы ло составлено 50 различны х дендрограмм, на основ ании которых оценива лись коэффициенты сходст ва. Дендрограммы обраба тывались с помощью информационных мер, F-и ндекса и анализа главных ком понентов.

Работа позволяет сде лать следующие вывод ы. (1) В зависимости от набор а признаков все коэффи циенты сходства дают как приемлемые, так и непр иемлемые, с точки зрения таксон омии, дендрограммы. (2) И з 11 испытанных коэффици ентов хорошие результаты д али: при преобладании призна ков со многими состояниями — «Canberra metric», а при учёте толь ко признаков с двумя состояниями — « simple matching»-коэффициент. (3) В то время как использование всех п ризнаков (т. е. 71), или 28 количественных — при вело к таксономически непр игодным дендрограмм ам, использование качес твенных признаков, в особенно сти 21 отобранного — дал о таксономически прие млемые дендрограммы. (4) Дендро граммы, полученные пр и учёте малого количества признаков обладают б олее богатым информа ционным содержанием, чем сравнимые дендрогра ммы, построенные на бо льшем количестве признако в. (5) Самое сильное влияни е на образование денд рограмм, из анализированных факторов, оказывает в ыбор признаков, за ним следует кодирование признак ов и вслед за ним — коэффи циент сходства. (6) Для подвида ssp.sativum можно предложить нов ую классификацию, в ко торой для главных групп следовало бы учитыва ть как дифференциаль ные признаки: окраску цве тка, затем характер перга ментного слоя и затем форму семени или рисунок семенной кожуры.