Vznik, přenos a ekologický význam apomixie v rodě Hieracium s.str.: role genetických a epigenetických mechanismů.

• Název práce v češtině: Vznik, přenos a ekologický význam apomixie v rodě Hieracium s.str.: role genetických a epigenetických mechanismů.
• Název v anglickém jazyce: Origin, inheritance and ecological sygnificance of apomixis in the genus Hieracium s.str.: the role of genetic and epigenetic mechanims
• Klíčová slova: apomixie, agamospermie, dědičnost, polyloidie, epigenetická metylace, adaptabilita, transgenerační paměť
• Klíčová slova anglicky: apomixis, agamospermy, epigenetic methylation, polyploidy, adaptability, transgeneration memory
• Akademický rok vypsání: 2015/2016
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra botaniky (31-120)
• Vedoucí / školitel: doc. Mgr. Patrik Mráz, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 22.10.2015
• Datum zadání: 22.10.2015
• Datum odevzdání elektronické podoby: 24.05.2020
• Datum proběhlé obhajoby: 29.09.2020
• Oponenti: Diego Hojsgaard, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Apomixie neboli agamospermie je nepohlavní způsob generativního rozmnožování cévnatých rostlin prostřednictvím semen, které vznikají bez předcházející meiózy a syngamie. Potomstvo vzniklé apomixií tak představuje genetické klony, kterémají, v porovnání s vegetativně tvořenými klony, efektivnějšízpůsobdisperze (viz pattern tzv. geografické partenogeneze). Apomixie je těsně spjatá s polyploidií a předpokládá se, že i s mezidruhovou hybridizací, kde její význam spočívá ve fixaci hybridogeních genotypů, které by jinak zanikly v důsledku sterility („escape from sterility“ hypotéza). Předpokládá se, že oba mechanizmy, tj. hybridizace a polyploidizace se nějakým způsobem podílejí na spouštění apomiktického rozmnožování změnou regulace exprese genů zapojených v normálním sexuálním procesu. Obsahem dizertační práce je studium původu a dědičnosti apomixie a jejího ekologického významu v rodě Hieracium s.str. (jestřábník).
V rámci dizertační práce bude prováděno homoploidní (mezi diploidními druhy) a heteroploidní křížení (mezi apomiktickými polyploidními druhy, které produkují pyl, a sexuálně se rozmnožujícími diploidními druhy), a také experimentální polyploidizace diploidních hybridů. U potomstva F1 a F2 generace bude doktorand stanovovat ploidní stupeň a způsob rozmnožování průtokovou cytometrií za účelem zjištění segregačního poměru elementů zapojených do asexuálního rozmnožování (jedno resp. dvojlokusový model dědičnosti apomixie, diplosporie a partenogeneze) a zjištění frekvence vzniku polyploidie a apomixie z homoploidních křížení.
Cílem práce bude také zodpovědět otázku, jaký vliv má experimentální demethylace na expresi apomixie nově vzniklých apomiktických genotypů. Možný vliv inbreedingu na horší kolonizační schopnost diploidních druhů (metapopulační hypotéza navrhnuta k vysvětlení geografické partenogeneze) bude testována experimentální kultivací inbredních a outbredních linií diploidního druhu Hieracium alpinum. Dále bude testována hypotéza, zda epigenetické modifikace (methylace) ovlivňují schopnost přizpůsobení se různému prostředí. Tato hypotéza bude testována experimentální kultivací několika apomiktických linií druhu Hieracium alpinum. Tyto rostliny budou vystaveny různým podmínkám a možné rozdíly v methylačním profilu pokusných rostlin budou testovány pomocí methyl-senzitivní AFLP a kapalinovou chromatografií (HPLC).
V práci doktorand využije metody průtokové cytometrie, vysokoúčinní kapalinové chromatografie s reverzní fází (HPLC), methyl-senzitivní AFLP a ve spolupráci s Dr. Alexandrem Belyaevem (Botanický ústav AVČR) i techniky in situ hybridizace (FISH a GISH).