Zhodnocení vnitrodruhové variability Sparganium erectum s využitím morfometriky, AFLP a průtokové cytometrie

• Název práce v češtině: Zhodnocení vnitrodruhové variability Sparganium erectum s využitím morfometriky, ; AFLP a průtokové cytometrie
• Název v anglickém jazyce: Evaluation of variability within Sparganium erectum using morphometrics, AFLP; and flow cytometry
• Akademický rok vypsání: 2008/2009
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra botaniky (31-120)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Tomáš Fér, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 21.03.2007
• Datum zadání: 21.03.2007
• Datum odevzdání elektronické podoby: 22.09.2009
• Datum proběhlé obhajoby: 22.09.2009
• Oponenti: Mgr. Zdeněk Kaplan, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Stručná charakteristika tématu
V rámci druhu S. erectum jsou tradičně rozlišovány 4 poddruhy. Toto členění má svůj základ pouze v morfologii plodů a plodenství (Cook & Nicholls 1987). Novější studie morfometricky definovaly znaky, pomocí kterých se dají odlišit typické populace (Haasová 1997). Mezi typickými zástupci jednotlivých poddruhů ale existují přechodné typy a směsné populace více poddruhů. Pravděpodobně tedy dochází ke křížení mezi jednotlivými poddruhy. Otázkou tedy zůstává, zda tyto poddruhy rozlišované pouze na základě morfologie plodů jsou skutečné poddruhy nebo pouze nějaké formy. K vyřešení by mohlo přispět prozkoumání variability na úrovni DNA. Předběžné populační studie ukázaly pravděpodobně neexistenci molekulárních rozdílů (na základě AFLP) mezi S. erectum subsp. erectum a S. erectum subsp. oocarpum, částečně snad lze odlišit S. erectum subsp. neglectum (Fér unpubl.). Také se předpokládá hybridní původ S. erectum subsp. oocarpum (mohlo vzniknout zkřížením subsp. erectum a neglectum).

Možné otázky
(1) Má vnitrodruhové členění opodstatnění v molekulárních rozdílech? Koreluje morfologie plodů s variabilitou na úrovni nekodujících úseků DNA, příp. s velikostí genomu?
(2) Je S. erectum subsp. oocarpum opravdu hybrid?
(3) Jaká je genetická variabilita S. erectum v rámci České republiky, příp. širšího území? Lze ze zjištěného pattern usuzovat na způsoby a možnosti šíření druhu?
(4) Je S. erectum autoinkompatibilní?
(5) Jaký je poměr mezi vegetativním a generativním rozmnožováním v populacích jednotlivých poddruhů (forem)?

Metodika, návrhy řešení
- vytipovat typické populace všech předpokládaných poddruhů (na základě DP M. Haasové a další literatury), vytipovat přechodné a směsné populace
- navštívit lokality v době plodu (srpen-září), potvrdit příslušnost k poddruhu na základě morfologie, případně morfometrických analýz
- genotypifikovat typické populace pomocí AFLP a/nebo mikrosatelitů (Pollux & Ouborg 2006) a ověřit případné rozdíly mezi jednotlivými poddruhy
- pomocí průtokové cytometrie zjistit variabilitu ve velikosti genomu u typických a přechodných populací
- experimentální hybridizace mezi jednotlivými poddruhy + následná genotypifikace potomstva
- otestovat schopnost autogamie, příp. apomixie a zjistit rozdíly mezi poddruhy (formami)
- poměr mezi vegetativním a generativním rozmnožováním

Předběžný časový harmonogram
jaro 2007 – seznámení s metodikou AFLP, mikrosatelitů a průtokové cytometrie; vytipování studovaných lokalit
léto 2007 – navštívení lokalit, sběr vzorků na analýzy (listy, plodenství…), průtoková cytometrie
podzim 2007-zima 2008 – AFLP a mikrosatelitové analýzy, testování základní otázky (+případná změna směrování těžiště práce…)
léto 2008 – navštívení dalších lokalit, založení hybridizačního experimentu
podzim 2008-zima 2009 – analýzy dalších vzorků, vyhodnocení hybridizace
jaro(-podzim) 2009 – sepsání a obhajoba DP

Finanční zajištění
Molekulární analýzy budou hrazeny z výzkumného záměru, dále se v letošním roce předpokládá podání grantů FRVŠ, GAAV a GAUK.

Seznam odborné literatury

Cook C.D.K. (1962): Biological Flora of the British Isles. Sparganium erectum L. (S. ramosum Hudson, nom. illeg.). Journal of Ecology 50: 247-255.
Cook C.D.K. & Nicholls M.S. (1987): A monographic study of the genus Sparganium (Sparganiaceae). Part 2. Subgenus Sparganium Holmberg. Botanica Helvetica. 97(1):1-44.
Haasová M. (1997): Variabilita druhu Sparganium erectum L. v České republice. Diplomová práce. Depon. in: Katedra botaniky PřF UK.
Pollux B.J.A. & Ouborg N.J. (2006): Isolation and characterization of microsatellites in Sparganium emersum and cross-species amplification in the related species S. erectum. Molecular Ecology Notes 6: 530–532.