Evoluce pohlavních chromozomů u vybraných sklípkanovitých pavouků

• Název v anglickém jazyce: Evolution of the sex chromosomes in selected mygalomorph spiders
• Klíčová slova: evoluce, pohlavní chromozomy, pavouci
• Klíčová slova anglicky: evolution; sex chromosomes; spiders
• Akademický rok vypsání: 2011/2012
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra genetiky a mikrobiologie (31-140)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Jiří Král, CSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 28.10.2011
• Datum zadání: 28.10.2011

Předběžná náplň práce

Pavouci jsou z hlediska cytogenetiky nejprozkoumanější skupinou pavoukovců. Tři hlavní fylogenetické linie pavouků - Araneomorphae, Mygalomorphae a Mesothelae - jsou přitom z hlediska cytogenetiky rozdílně prozkoumány. Většina karyotypovaných druhů patří do nepočetnější skupiny pavouků - entelegynních araneomorfů. Ostatní skupiny jsou takřka neprozkoumané.
Pohlavní chromozomy pavouků patří k nejstudovanějším aspektům cytogenetiky této skupiny. U většiny pavouků jsou pohlavní chromozomy tvořeny několika různými chromozomy X. Většinou se jedná o dva chromozomy X. Tento tzv. X1X20 systém je pro pavouky pravděpodobně ancestrální. Vznik tohoto neobvyklého a unikátního systému nebyl dosud objasněn. Naše výsledky ukazují že vznikl pravděpodobně duplikací chromozomu X v systému X0. Podle našich výsledků se pohlavní chromozomy pavouků vyznačují také dalšími jedinečnými rysy, konkrétně asociací s jedním párem chromozomů a inaktivací nejen v heterogametickém, ale i v homogametickém pohlaví, tedy u samic.
Předložená disertační práce si klade za cíl rozkrýt evoluci pohlavních chromozomů u pavouků infrařádu Mygalomorphae. Tato diversifikovaná linie (cca 2500 druhů v 15 čeledích) se vyznačuje mnoha plesiomorfními znaky. Naše dosavadní údaje ukazují diverzitu řady cytogenetických znaků u mygalomorfů, konkrétně diploidních počtů, morfologie chromozomů, meiotického dělení a systémů pohlavních chromozomů. Práce se soustředí zejména na čeleď Theraphosidae, která je nejvíce diverzifikovanou a nejdostupnější čeledí sklípkanů. Evoluce pohlavních chromozomů u sklípkanů bude studována jak konvenčními cytogenetickými technikami, tak i metodami molekulární cytogenetiky a transmisní elektronovou mikroskopií.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

From the cytogenetic point of view, spiders are the most studied order of arachnids. However, abundance of cytogenetic data differs among the three main phylogenetic lineages of spiders - Mesothelae, Mygalomorphae and Araneomorphae. The majority of studied species belongs to the most numerous group, the entelegyne clade of araneomorphs. Thus, it is no wonder that the current concepts of spider karyotype evolution are based mostly on cytogenetics of entelegynes. Analysis of the other groups is highly underestimated.
Sex chromosome systems of spiders received more attention than any other aspect of their cytogenetics. A notable feature of spiders is the predominance of peculiar multiple X chromosome systems. Sex chromosomes composed of two X elements, X₁ and X₂, (so-called X₁X₂0 system), are most common and probably ancestral in spider males. The origin of the X₁X₂0 system remains unresolved. Our data suggest origin of the multiple X chromosomes in spiders by duplications. We revealed also other unique traits of spider sex chromosomes, namely, association with a chromosome pair in males and inactivation in females.
The present Ph.D. project is aimed at evolution of the sex chromosome systems in the infraorder Mygalomorphae. This diversified lineage (roughly 2500 species classified into 15 families) is remarkable for many plesiomorphic characters. Our data show also considerable diversity of cytogenetic features in mygalomorphs, namely diploid numbers, chromosome morphology, meiotic division, and sex chromosome systems. Present project will focus especially on the family Theraphosidae, which is most diversified and most accessible group of mygalomorphs. Our data show presence of X0, X₁X₂0, X₁X₂X₃0, and X₁X₂X₃X₄0 systems in theraphosids. Some species exhibit even more complicated systems originated by rearrangements among original sex chromosomes and autosomes. To highlight sex chromosome evolution in spiders, structure and meiotic behaviour of sex chromosomes will be studied in selected theraphosids as well as related families by conventional techniques (determination of the karyotype and course of meiosis using preparations stained by Giemsa, banding techniques), molecular cytogenetics (fluorescent in situ hybridization), and transmission electron microscopy, respectively.