Ekologie patosystému květní sněti u druhu Dianthus carthusianorum

• Thesis title in Czech: Ekologie patosystému květní sněti u druhu Dianthus carthusianorum
• Thesis title in English: Ecology of the pathosystem of anther smut on Dianthus carthusianorum
• Key words: květní sněť, Microbotryum, Dianthus, Caryophyllaceae, epidemiologie, opylovači, rezistence, inokulace, koevoluce, lokální adaptace
• English key words: anther smut, Microbotryum, Dianthus, Caryophyllaceae, epidemiology, pollinators, resistance, inoculation, coevolution, local adaptation
• Academic year of topic announcement: 2015/2016
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Botany (31-120)
• Supervisor: Mgr. Tomáš Koubek, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor
• Date of registration: 11.11.2015
• Date of assignment: 16.11.2015
• Date of electronic submission: 04.08.2017
• Date of proceeded defence: 11.09.2017
• Opponents: Mgr. Petr Dostál, Ph.D.

Preliminary scope of work

Květní sněti (Microbotryum violaceum s.l.) jsou základním studijním systémem fytopatologie planě rostoucích rostlin a jsou často používány jako modelové příklady koevoluce patogenu a hostitele. Výzkum se doposud soustředil pouze na několik hostitelských druhů (především r. Silene). Není jisté, jak široce zobecnitelné jsou některé poznatky, proto se diplomová práce věnuje novému hostiteli, hvozdíku kartouzku (Dianthus carthusianorum).
První část práce bude terénní mapování populací D. carthusianorum v malé oblasti ve Středním Povltaví. Cílem je zhodnotit vliv faktorů, které ovlivňují různou nakaženost hostitelských populací (např. velikost populace, abiotické faktory prostředí).
Druhá část práce se bude věnovat dalším faktorům – rezistenci rostlin a výskytu opylovačů, tj. vektorů květní sněti. Cílem je zhodnotit variabilitu v těchto faktorech v rámci podsouboru populací (cca 20) a zjistit případnou korelaci s mírou nakažení v daných populacích.
V třetí části práce proběhne cross-inokulační pokus v botanické zahradě s cílem zjistit, zda je květní sněť lokálně adaptovaná na svého hostitele, jak je časté u mnoha jiných patogenů. Květní sněti ovšem pravděpodobně nejsou schopné efektivní lokální adaptace, protože jejich evoluční potenciál je omezen např. vysokou mírou selfingu a dlouhou generační dobou. Rostliny z několika populací budou uměle infikovány patogeny z vlastní populace (sympatricky) a z několika cizích populací (alopatricky). Získané informace poskytnou užitečný náhled na variabilitu v rezistenci rostlin a infekčnosti patogenu a na koevoluční „zápas ve zbrojení“ mezi hostitelem a patogenem.

Preliminary scope of work in English

Anther smuts (Microbotryum violaceum s.l.) represent a well-known system for studying pathogens of wild plants and coevolution between pathogens and hosts. Data from existing research come mainly from the genus Silene. However, the applicability of these findings to other host plants of anther smuts is largely unknown. Therefore, this thesis focuses on a different host species – Dianthus carthusianorum.
First, to quantify the effect of various factors (such as size of host population and environmental factors) on disease prevalence, the pattern of disease will be surveyed in natural populations of D. carthusianorum in a small area in Střední Povltaví.
Second, additional data are to be collected from a subset of populations to determine plant resistance and densities of pollinators (i.e. vectors of the disease). The variability among populations and possible correlations with disease prevalence will be assessed.
Third, a cross-inoculation experiment will be carried out to determine whether the anther smut is locally adapted to its host population as is the case with most pathogens. However, anther smuts probably lack the effective local adaptations because their evolutionary potential relative to that of their hosts is limited (e.g. because of high selfing rate and long generation time). Plants from several populations will be inoculated with pathogen sampled from their own population (sympatric) and from a few other populations (allopatric). The results will bring useful information about variability in plant resistance and pathogen virulence, as well as insights in the coevolutionary arms-race between hosts and pathogens.