Abstract Survival in hyperarid deserts is a major challenge for plant life, requiring the development of evolutionary strategies. The Atacama Desert presents harsh conditions such as limited rainfall, crusted soils, high soil salinity, high altitude, and intense solar radiation. These conditions, together with paleoclimatic variability since the past millions of years, have influenced the genetic structure and connectivity of plant populations, resulting in a diverse flora with high endemism. However, the diversification of most lineages appears to be relatively recent, in contrast to proposed age of the Atacama Desert and the onset, evolution and expansion of hyperarid conditions since the Late Oligocene and Early Miocene. A prominent exception is the Atacama paleoendemic Huidobria chilensis (Loasaceae), which is thought to be adapted to such conditions since the Eocene. Still, the environmental limits and thresholds for life in the Atacama remain poorly understood. To investigate the genetic structure in relation to the history of the Atacama Desert, we studied 186 individuals from 11 populations using genotyping-by-sequencing (GBS). Genome-wide single nucleotide polymorphisms (SNPs) were analyzed for population structure and genetic diversity. We identified three genetic clusters corresponding to geographic regions: the coastal region south of Tocopilla, the Coastal Cordillera around Chañaral, and the Copiapó watershed in the south. These clusters as well as genetic diversity were analyzed alongside rainfall, altitude, and landscape data. Although the genetic data generally supports isolation by distance as a major factor for genetic variation between populations, the study also reveals the influence of the topography on the distribution of H. chilensis and highlights the role of hydrologically connected watersheds and rivers in plant migration and colonization. This shapes the species’ evolutionary trajectory and genetic diversity. Understanding these patterns provides insights into the adaptation and survival strategies of plants in extreme desert environments such as the Atacama.

ABSTRACT The Atacama Desert is a biodiversity hotspot of neo-endemic radiation, where long-term aridity and complex physiographic processes create a unique environmental setting. Current species assemblages are mainly concentrated in highly patchy loma formations, and plant populations occurring in these are often geographically isolated from each other. Despite a general consensus on long-term aridity in the Atacama, climatological and geological evidence points to repeated climate change, making the Atacama Desert an ideal system for studying population genetic processes in highly unstable habitats. We are analyzing the genetic structure within and between populations of Huidobria fruticosa , a paleo-endemic lineage of the Atacama Desert, to shed new light on its biogeographic history and broaden our understanding of the evolution of life in extreme aridity, as well as plant evolution in response to a changing environment. To do this, we analyzed SNP data from genotyping-by-sequencing of 354 individuals from 21 populations. Our results suggest that, despite being an ancient lineage, the current population structure of Huidobria fruticosa only reflects changing abiotic conditions over the last 2 million years. We therefore conclude that the present distribution, together with the evolutionary processes documented here, is the result of climatic fluctuations and prolonged periods of hyperaridity during the Pleistocene. Building on this understanding, our findings contribute to a global narrative that highlights the complex interplay between climate change and evolutionary dynamics, and emphasize the importance of deserts as living laboratories for deciphering how species have historically adapted to some of the most extreme habitats on Earth.

Crocus sativus is the source of saffron, which is made from dried stigmas of the plant. It is a male-sterile triploid that ever since its origin has been propagated vegetatively. The mode of evolution and area of origin of saffron are matters of long-lasting debates. Here we analyzed chloroplast genomes, genotyping-by-sequencing (GBS) data, nuclear single-copy genes, and genome sizes to solve these controversial issues. We could place 99.3% of saffron GBS alleles in Crocus cartwrightianus, a species occurring in southern mainland Greece and on Aegean islands, identifying it as the sole progenitor of saffron. Phylogenetic and population assignment analyses together with chloroplast polymorphisms indicated the wild C. cartwrightianus population south of Athens as most similar to C. sativus. We conclude that the crop is an autotriploid that evolved in Attica by combining two different genotypes of C. cartwrightianus. Vegetative propagation prevented afterwards segregation of the favorable traits of saffron.

Abstract Crocus series Scardici has only two members, C. scardicus and C. pelistericus distributed at higher elevations in the Balkan Peninsula. In the course of our research, we discovered two new species growing on alpine meadows and pastures in the serpentine massifs in Albania and limestones in North Macedonia, respectively. The morphology and phylogenetic analyses (two nuclear single-copy markers, nrITS, two chloroplast markers) place the new species within series Scardici . Both new species are closely related to C. scardicus , but morphologically and ecologically clearly differentiated. We also measured genome sizes for all series Scardici species and report here the largest genomes found up to now in crocuses. The impact of different habitat types and isolation on separate mountain ranges in this alpine group of plants is discussed, too.

Abstract Gagea bohemica s. lat. is a morphologically and karyologically highly variable group with many morphologically similar “narrow” taxa currently considered as a single variable species. It is predominantly distributed in Mediterranean and warmer parts of temperate belt of Europe. The large-scale data on its cytogeography and population cytotype structure which could provide a basis for taxonomy is lacking, only scattered data on ploidy have been published from various parts of its range. In this study, we sampled 106 populations in broader Central Europe, the northeastern Balkan Peninsula and the northwestern Black Sea coast in order to analyse their ploidy level, genome size and pollen stainability. Two cytotypes, i.e., tetraploid (2n = 48) and pentaploid (2n = 60), were found in the study area using chromosome counting and flow cytometry, both in pure and mixed-ploidy populations. Pure pentaploid populations are mainly distributed in Austria, Czechia, northwestern Hungary and Slovakia while tetraploid cytotype in pure and mixed-ploidy populations forming two lineages which are concentrated into two disjunct geographical areas: a western lineage in Germany and Switzerland, and an eastern one in Bulgaria, southeastern Hungary, northern Greece, Romania, Serbia and Ukraine. The two lineages differ in their genome size regardless of their ploidy, indicating their independent origin. Analysis of pollen stainability using a modified Alexander stain revealed an unusual pattern with tetraploids having a lower pollen stainability (mean 44.29 %) than pentaploids (mean 70.70 %) but the western and eastern populations differed again from each other.

The present distribution of Siberian boreal forests that are dominated by larches ( Larix spp.) is influenced, to an unknown extent, by glacial history. Knowing the past treeline dynamics can improve our understanding of future treeline shifts under changing climate. Here, we study patterns in the genetic variability of Siberian Larix to help unravel biogeographic migration routes since the Last Glacial Maximum (LGM). We infer the spatial distribution and the postglacial demographic history of Larix using genome‐wide single nucleotide polymorphisms (SNPs) derived through genotyping by sequencing (GBS) from 130 individuals sampled across eastern Siberia. Our analysis gives statistical support for two or three clusters, spanning from western to eastern Siberia. These clusters reveal a genetic structure influenced by isolation resulting from geographical distance, barriers imposed by geographic features, and distinct glacial histories. Assuming three clusters, our demographic inference indicates that the common ancestor of the current Larix populations existed in northeast Siberia well before the LGM. This suggests that Larix persisted in the northern region throughout previous glacials. Our genetic studies suggest that Larix likely survived the cold LGM in northern refugia, enabling a fast colonization of Siberia. Instead of complete repopulation from southern areas postglacially, the northernmost Larix expansion during the Holocene seems to have benefitted from refugial populations ahead of the treeline. Present‐day migration is expected to be slow initially, due to the absence of current refugial populations in the far north, in contrast to the early‐Holocene situation.