velikost textu

Genome size studies in plants – from intraspecific variation to ecological consequences

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Genome size studies in plants – from intraspecific variation to ecological consequences
Název v češtině:
Studium velikosti genomu rostlin – od vnitrodruhové variability po ekologické důsledky
Typ:
Rigorózní práce
Autor:
Mgr. Magdalena Lučanová, Ph.D.
Id práce:
219202
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra botaniky (31-120)
Program studia:
Biologie (N1501)
Obor studia:
Botanika (NBOTA)
Přidělovaný titul:
RNDr.
Datum obhajoby:
19. 11. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
velikost genomu, obsah jaderné DNA, C-hodnota, polyploidie, průtoková cytometerie, cytogeografie, opylovací pokusy
Klíčová slova v angličtině:
genome size, DNA content, C-value, polyploidy, flow cytometry, cytogeography, pollination experiment
Abstrakt:
ABSTRAKT Velikost genomu je jednou ze základních charakteristik živých organizmů. U krytosemenných rostlin dosahuje rozsahu pěti řádů, což vždy fascinovalo vědce a vyvolávalo mnoho otázek. Tato práce se zabývá různými aspekty velikosti genomu u rostlin. Počínaje detailním studiem na homoploidní vnitrodruhové úrovni, přes studium ploidně variabilních druhů až po srovnávání velikosti genomu mezi druhy, jsme se snažili zjistit, jaký vztah má velikost genomu k biologickým vlastnostem rostlin, stanovit dynamiku a rozsah variability velikosti genomu a detekovat dosah velikosti genomu až do úrovně ekologické a evoluční. Stěžejní metodou stanovení velikosti genomu v celé práci je průtoková cytometrie (FCM). U druhu Taraxacum stenocephalum vykazujícího extrémní variabilitu velikosti genomu jsme provedli opylovací experiment, kde jsme křížili rodiče s různou velikostí genomu. Porovnali jsme velikost genomu rodičů a F1 generace. U potomků jsme také sledovali souvislost velikosti genomu a růstových charakteristik. U ploidně variabilních druhů Galium valdepilosum a Arabidopsis arenosa jsme se zabývali rozšířením zjištěných cytotypů a jejich ekologickými nároky. Na souboru druhů andského rodu Lasiocephalus jsme studovali relativní i absolutní velikost genomu, provedli jsme ITS sekvenování a otestovali možné hlavní příčiny této variability. Na souboru nepůvodních druhů jsme porovnáním s jejich neinvazními příbuznými testovali vztah velikosti genomu a invazivnosti rostlin. Protože cytometrické stanovení velikosti genomu má i svá omezení, snažili jsme se najít způsob, jak se vypořádat s potřebou čerstvých vzorků a otestovali protokol v laboratoři i v terénu. Potvrdili jsme výjimečnou vnitrodruhovou variabilitu v rostlinách Taraxacum stenocephalum a ukázali, že velikost genomu potomstva je u tohoto druhu zřejmě určená průměrnou hodnotou velikostí genomu rodičů. Objevili jsme vztah mezi velikostí genomu a některými růstovými vlastnostmi. Studované cytotypy ploidně variabilních druhů se liší ve svých ekologických preferencích podle druhu, ke kterému patří. U rodu Lasiocephalus jsme zjistili, že velikost genomu koreluje s fylogenezí skupiny. Potvrdili jsme souvislost mezi velikostí genomu a invazivností. A podařilo se nám sestavit laboratorní protokol fixace jader, který umožňuje zpracovávat vzorky i ze vzdálených oblastí. Tato práce přináší důkazy o tom, že velikost genomu může ovlivnit různé stránky života rostlin, a je proto důležitým markerem ve studiu rostlin. Velikost genomu nám může poukazovat na různé evoluční procesy jako polyploidie či hybridizace. Její vliv a význam se ale liší u jednotlivých skupin rostlin a také podle úrovně studia (buňky, fenotyp, ekologie). Je proto vždy nutné přesně definovat otázky a vybrat si k jejich zodpovězení vhodný předmět studia.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT Nuclear DNA content (genome size) is one of the basic characteristics of living organisms. In the Angiosperms, the range of genome size is 2,300-fold, which raises questions about the causes and consequences of this tremendous variation. This thesis deals with genome size in plants from the level of intraspecific homoploid variation, through intraspecific ploidy variation, to interspecies comparisons. On various study systems we investigated the dynamics and ranges of genome size variation, tried to reveal possible associations between genome size and selected biological traits, and assessed the extent to which differences in genome size are manifested at the ecological and evolutionary level. As a means of estimating genome size we applied flow cytometry (FCM). In Taraxacum stenocephalum we conducted a detailed study of its enormous genome size variation. We carried out crossings of parents with various genome sizes and compared these parental genome sizes with those of F1 offspring. We also attempted to reveal the association of genome size with various growth traits. In Galium valdepilosum and Arabidopsis arenosa we carried out an extensive flow-cytometric ploidy level screening and compared the distribution and ecological preferences of detected cytotypes. We studied the Andean genus Lasiocephalus growing in different habitats spanning a wide range of elevations. Using FCM we determined both relative and absolute genome size across the genus, and, with the use of ITS sequencing, attempted to identify the sources of genome size variation within it. On the set of allien species we studied the relationship of genome size and invasiveness. Last but not least, we attempted to overcome the need for fresh samples in flow-cytometric genome size measurements. We modified the protocol of nuclei preservation in glycerol and verified the new protocol in a time- scale laboratory experiment and a field experiment. We have confirmed the existence of substantial genome size variation within the species Taraxacum stenocephalum and found a strong correlation between parental and F1 genome size. We have also found correlations between genome size and certain biological traits that might influence the establishment of populations. The two ploidy-variable species under study differ in the ecological preferences of their cytotypes. In Lasiocephalus the main factor determining genome size variation is phylogeny. We found the association of genome size and invasiveness. We designed a new protocol for the preservation of nuclei which enables to estimate genome size in samples from remote areas. This thesis unambiguously shows that genome size is associated with various aspects of the lives of plants and that it therefore represents a useful marker in plant studies. Genome size can not only indicate important species-forming processes, such as polyploidization, selection and hybridization, but it can also help us better understand the evolution of taxa. The effect of genome size differs from species to species and at different levels (e.g. anatomical, morphological, phenological or ecological), and to answer particular questions it is necessary to select a suitable model system and to meaningfully set the scope of the study.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Magdalena Lučanová, Ph.D. 5.17 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Magdalena Lučanová, Ph.D. 109 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Magdalena Lučanová, Ph.D. 144 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby doc. RNDr. Petr Sklenář, Ph.D. 151 kB