velikost textu

Decisions in seed reproduction in plants

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:
Decisions in seed reproduction in plants
Název v češtině:
Rozhodující fáze v semenném rozmnožování rostlin
Typ:
Rigorózní práce
Autor:
Mgr. Tereza Mašková
Id práce:
223042
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra botaniky (31-120)
Program studia:
Biologie (N1501)
Obor studia:
Botanika (NBOTA)
Přidělovaný titul:
RNDr.
Datum obhajoby:
17. 3. 2020
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Informace o neveřejnosti:
Zveřejnění práce bylo odloženo do 18.03.2023
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
Alokace biomasy, semena, semenáčky, vývoj kořenového systému, živinová stechiometrie
Klíčová slova v angličtině:
Biomass allocation, nutrient stoichiometry, root system development, seeds, seedlings
Abstrakt:
Abstrakt Generativní rozmnožování je klíčovou částí životního cyklu většiny rostlin. Umožňuje šíření rostlinného druhu v prostoru i čase, a tím podstatně ovlivňuje dynamiku rostlinných společenstev i douhodobé přežívání druhů. Tvorba semen, jejich klíčení, následný vývoj a přežívání semenáčů jsou podrobeny selekčním tlakům prostředí, což vede k optimali- zování mateřské péče, která se u rostlin projevuje množstvím vyprodukovaných semen a množstvím živin uložených v jednotlivých semenech. Cílem práce je zodpovězení dvou otázek: (i) zda je mateřská péče, ve smyslu velikosti jednotlivých semen a živinové ste- chiometrie semen, optimalizována dle podmínek prostředí, ve kterých je předpokládáno klíčení semen a (ii) jak dostupnost živin, jednak uložených do semen mateřskou rostlinou, jednak dostupných ze substrátu, ovlivňují růst a vývoj semenáče. Pro zodpovězení první otázky jsme se zaměřili na mezidruhové srovnání živinové ste- chiometrie semen, kterou jsme spojili s daty o hmotnosti semen a živinovými nároky druhů. Použili jsme fylogeneticky informovaný srovnávací přístup ke zkoumání stechiome- trie fosforu, dusíku a nestrukturálního uhlíku v semenech 510 bylinných druhů rostlin. An- alyzovali jsme stechiometrii živin s důrazem na kontext podmínek prostředí, ve kterých se druhy typicky vyskytují a také jejich hmotnost semen. Navzdory tomu, že se živinová ste- chiometrie semen ukázala silně ovlivněná evoluční historií druhů, ukázali jsme, že proporce dusíku a nestrukturálního uhlíku v semenech je zároveň optimalizována pro prostředí, ve kterém daný druh roste. U obou jmenovaných prvků platí, že je přednostně ukládán ten, který je očekáván v prostředí jako limitující. Dále jsme ukázali, že obsah fosforu v semenech je spojen s jejich hmotností. Tyto výsledky naznačují, že živinová stechiometrie semen je pod selekčním tlakem jak velikosti semen tak i podmínek prostředí. K zodpovězení druhé otázky jsme zhodnotili dopad dostupnosti živin, ze semen versus z prostředí, na alokaci biomasy u semenáčů a vývoj jejich kořenového systému. V obou případech se ukazuje, že živiny dostupné v semeni a v substrátu jsou nezaměnitelné v tom smyslu, že ovlivňují růst a vývoj semenáče jiným způsobem. Shodně v obou příkladech také vychází, že lepší zásobení semenáčů živinami ze semen jim umožňuje flexibilněji a efektivněji využívat živiny dostupné v substrátu. Pěstování semenáčů v rhizoboxech a v klasických květináčích pak vyústilo v poslední metodologickou studii, která potvrzuje interpretaci výsledků předchozí studie. V předkládané práci ukazujeme, že souhra mezi množstvím a stechiometrií živin uložených v semenech, živin dostupných v substrátu a jemné ladění v alokaci biomasy v raných stádiích ontogeneze jsou nezbytné pro úspěšné generativní rozmnožování a probíhají jak na ekologické, tak i na evoluční časové škále. Naše výsledky zdůrazňují důležitost mateřské péče pro úspěšné přežívání semenáčů, a tím pro celkovou dynamiku rostlinných populací a společenstev. 1 Klíčová slova: Alokace biomasy · Semena · Semenáčky · Vývoj kořenového systému · Živinová stechiometrie 2
Abstract v angličtině:
Abstract Seed reproduction is a key part of the life cycle of the most plant species. It allows for the dispersal of species in space and time and, thus, significantly affects dynamics of plant populations and communities. Seed formation, germination and seedling establishment are subjected to selection pressures from the environment and lead to optimization of maternal investments (maternal care), manifested by the number of seeds and amount and composition of nutrients stored in individual seeds. The thesis aims to answer two questions: (i) whether maternal investments in terms of seed mass and seed nutrient stoichiometry is optimized according to the environmental conditions in which seedling development is expected and (ii) how nutrient availability, considering nutrients both stored in the seed by the mother plant and those available in the substrate, affects seedling growth and development. To answer the first question, we focused on interspecific comparisons of seed nutrient stoichiometry linking it with data on seed mass and species niche along gradients of nu- trient availability. We used a phylogenetically informed comparative approach to explore the ratio between phosphorus, nitrogen and nonstructural carbon in seeds from 510 wild herbaceous species. We analyzed seed nutrient stoichiometry with particular emphasis on the context of environmental conditions in which the species typically occur and on their seed mass. Despite strong phylogenetic constraints on seed nutrient stoichiometry, we showed that proportions of stored nitrogen and nonstructural carbon are also optimized according to environments in which the species occur and thus are expected to germinate. The result was similar for both carbon and nitrogen; i.e., plants preferentially store nutri- ents that are expected to be limiting in the environment of the future seedling. Further, we showed that seed phosphorus content is connected with seed mass. This results sug- gest that seed nutrient stoichiometry is under selection pressures of both seed mass and environmental conditions. To answer the second question, we evaluated the impact of available nutrients, a pool stored in substrate versus a pool stored in a seed, on seedling root:shoot biomass parti- tioning and root system development. The pools of nutrients are not interchangeable as they affect seedling growth and development via different mechanisms. Better resource provisions from the seed allow the seedling to be more flexible and to more effectively use nutrients available in the environment. Growing seedlings in classical pots and rhi- zoboxes resulted in a final methodological study that allows us to validate results of our experiments. In this thesis, we demonstrated that interplay between amount and ratio of nutrients stored in a seed, nutrients available in soil and fine-tuned biomass allocation in early ontogeny are crucial for successful seed reproduction and occurs both on evolutionary and ecological time scales. Our results underline the importance of maternal care for seedling establishment and consequently for population and community dynamics. 1 Key words: Biomass alocation · Nutrient stoichiometry · Root system development · Seeds · Seedlings 2
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Tereza Mašková 3.45 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Tereza Mašková 37 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Tereza Mašková 37 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby doc. RNDr. Petr Sklenář, Ph.D. 151 kB