Evoluce karyotypu u vybraných skupin haplogynních a mygalomorfních pavouků

• Název práce v češtině: Evoluce karyotypu u vybraných skupin haplogynních a mygalomorfních pavouků
• Název v anglickém jazyce: Evolution of karyotype in selected groups of haplogyne and mygalomorph spiders
• Klíčová slova: evoluce, fluorescenční in situ hybridizace, haplogynní pavouci, karyotyp, nukleolární organizátory, pavouci, pohlavní chromozomy, sklípkani
• Klíčová slova anglicky: evolution, fluorescent in situ hybridization, haplogyne spiders, karyotype, mygalomorphs, nucleolus organizer region, spider, sex chromosomes
• Akademický rok vypsání: 2021/2022
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra genetiky a mikrobiologie (31-140)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Jiří Král, CSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 06.10.2021
• Datum zadání: 07.10.2021
• Datum potvrzení stud. oddělením: 07.10.2021

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 méně prozkoumané.
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 se vyvinul pravděpodobně ze systému X1X2Y, který je pro araneomorfní pavouky pravděpodobně ancestrální. Vznik tohoto neobvyklého a unikátního systému nebyl dosud objasněn. Naše výsledky ukazují že chromozomy X v systému X1X2Y vznikly pravděpodobně duplikací. Systém pohlavních chromozomů pavouků je však složitější. Podle našich výsledků zahrnuje také jeden nebo dva páry velmi slabě diferencovaných chromozomů X a Y. Pohlavní chromozomy pavouků se vyznačují také dalšími jedinečnými rysy, například inaktivací v homogametickém pohlaví.
Předložená disertační práce si klade za cíl rozkrýt evoluci pohlavních chromozomů u haplogynních pavouků a sklípkanů. Jak haplogynní pavouci tak i sklípkani jsou značně diverzifikovanými liniemi. Obě skupiny se vyznačují mnoha plesiomorfními znaky. U haplogynních pavouků se zaměříme na dvě skupiny. První budou třesavky, které patří k druhově nejbohatším skupinám haplogynních pavouků. U těchto pavouků budeme studovat evoluci systému X1X2Y, který je ancestrální pro araneomorfní pavouky včetně haplogynů a na evoluci nukleolárních organizátorů. Druhou skupinou budou pavouci s holokinetickými chromozomy (nadčeled Dysderoidea) a jejich příbuzní. Co se týče mygalomorfů, naše údaje ukazují diverzitu řady cytogenetických znaků, konkrétně diploidních počtů, morfologie chromozomů, meiotického dělení a systémů pohlavních chromozomů. Práce se soustředí zejména na evoluci karyotypu a pohlavních chromozomů u čeleďi Theraphosidae, která je nejvíce diverzifikovanou a nejdostupnější čeledí sklípkanů. Karyotypy budou studovány jak konvenčními cytogenetickými technikami, tak i metodami molekulární cytogenetiky.

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 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 in spiders. This system has probably evolved from peculiar X1X2Y system found in haplogynes. The origin of this system remains unresolved. Our data suggest origin of the X chromosomes of X1X2Y system by duplications. According to our results, sex chromosome systems of spiders are very complex. Besides X1X2Y system (or its derivatives), they also contain one or two pairs of undifferentiated sex chromosomes X and Y. We revealed also other unique traits of spider sex chromosomes, for example inactivation in females.
The present Ph.D. project is aimed at evolution of the sex chromosome systems in haplogyne and mygalomorph spiders. These spider lineages exhibit a considerable diversity. They are also remarkable for many plesiomorphic characters. Concerning haplogynes, project will be focused on two groups. First analysed group will be pholcids. This lineage belongs to most diversified haplogyne families. Pholcid study will be focused especially on evolution of nucleolus organizer regions and X1X2Y system, which is ancestral for araneomorph spiders including haplogynes. The second analysed group will be spiders with holokinetic chromosomes (superfamily Dysderoidea) and their relatives. Concerning mygalomorphs, our data show also considerable diversity of cytogenetic features, 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. Chromosomes will be studied by conventional techniques (determination of the karyotype and course of meiosis using Giemsa stained preparations, banding techniques) and molecular cytogenetics (fluorescent in situ hybridization).