velikost textu

Secondary metabolites, allelopathy and their significance in the invasion of Heracleum mantegazzianum

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:
Secondary metabolites, allelopathy and their significance in the invasion of Heracleum mantegazzianum
Název v češtině:
Význam sekundárních metabolitů a jejich alelopatického efektu v invazní strategii Heracleum mantegazzianum
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Kateřina Jandová, Ph.D.
Školitel:
Mgr. Petr Dostál, Ph.D.
Oponenti:
prof. Mgr. Ing. Jan Frouz, CSc.
doc. RNDr. Irena Valterová, CSc.
Konzultant:
doc. RNDr. Tomáš Cajthaml, Ph.D.
Id práce:
96349
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav pro životní prostředí (31-550)
Program studia:
Ekologie a ochrana prostředí (P1601)
Obor studia:
Aplikovaná a krajinná ekologie (XAPLEK)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
26. 11. 2014
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
nepůvodní druhy, invazní úspěšnost, kapalinová chromatografie, Novel Weapons Hypothesis
Klíčová slova v angličtině:
allelopathy, exotic species, invasion success, liquid chromatography, Novel Weapons Hypothesis
Abstrakt:
Abstrakt Jedna z teorií vysvětlujících invaze nepůvodních druhů rostlin předpokládá, že tyto rostliny uvolňují alelopatické látky, které dosud nebyly v invadovaných oblastech přítomné. V předkládané disertační práci jsem v sérii pokusů prováděných in vitro a v zahradních experimentech zkoumala alelopatii kořenových exudátů invazní rostliny Heracleum mantegazzianum (bolševník velkolepý) a srovnávala ji s alelopatií domácího příbuzného H. spondylium a dvou nepříbuzných domácích druhů. Dále jsem zkoumala vnitrodruhovou variabilitu alelopatie porovnáním 41 různých mateřských linií druhu H. mantegazzianum, které byly nasbírány v několika oblastech a populacích v České republice. Vedle alelopatických efektů jsem zkoumala i chemickou identitu látek za ně zodpovědných. Za účelem zjištění možné interakce alelopatických látek s půdními mikroorganismy jsem určila složení mikrobiálního společenstva pomocí mastných kyselin fosfolipidů (PLFA) a neutrálních lipidů (NLFA) na invadovaných lokalitách v České republice. Současně jsem na těchto lokalitách stanovovala abiotické půdní vlastnosti a dostupnost světla. Výsledky ukázaly, že H. mantegazzianum je schopné alelopaticky působit jak in vitro, tak v zahradních experimentech, nicméně inhibice tímto druhem způsobená je srovnatelná s efektem domácích druhů. Rozklad variability mezi oblasti, populace uvnitř oblastí a mateřské linie uvnitř populací ukázal, že největší podíl variability alelopatického efektu zkoumaného druhu se nachází na úrovni mateřských linií. Z metabolických profilů jednotlivých mateřských linií bylo možno predikovat sílu alelopatického efektu a současně z nich byly určeny a částečně identifikovány látky související s alelopatií. Složení mikrobiálních společenstev se neměnilo vlivem invaze ani dále v jejím průběhu. Nicméně, v důsledku invaze významně klesly kvalita a dostupnost světla a vzrostlo půdní pH. Ze sledovaných změn ve vlastnostech ekosystémů na invadovaných lokalitách bylo možno predikovat změny v druhové bohatosti a produktivitě domácích společenství a úspěšnosti bolševníku samotného. V souhrnu lze říct, že ačkoli jsou kořenové exudáty invazního bolševníku H. mantegazzianum schopné fytotoxicky inhibovat domácí kompetitory, v této vlastnosti se neliší od domácích druhů. Složení půdních mikrobiálních společenstev se také významně nezměnilo na invadovaných lokalitách. Alelopatie způsobená produkcí látek, které dosud nebyly v invadovaných oblastech přítomné, jak předpokládá teorie „novel weapons hypothesis“, pravděpodobně tedy není hlavním mechanismem invazního úspěchu bolševníku velkolepého.
Abstract v angličtině:
Abstract One theory concerning the invasiveness of exotic plants suggests that they exude allelopathic compounds that are novel in areas being invaded. Here, I tested for allelopathic effects of root exudates of the invasive plant Heracleum mantegazzianum (giant hogweed) in a series of experiments both in vitro and in the garden, and compared them with effects of its native congener H. sphondylium (common hogweed) and two less related native species. Moreover, I addressed intraspecific variability of allelopathy by comparing effects of 41 different maternal lines of H. mantegazzianum sampled from several areas and populations within the Czech Republic. Not only the effects, but also the identity of allelopathic compounds was investigated. In order to test also for the interaction of allelochemicals with soil microorganisms, I analysed the composition of soil microbial communities expressed as phospholipid and neutral lipid fatty acids (PLFA and NLFA, respectively) together with nutrient conditions and light availability at invaded sites in the Czech Republic. The results show that H. mantegazzianum is able to exert phytotoxic effects in vitro as well as in the garden experiment; however, its effects did not differ from the inhibition caused by the native species tested. Variation partitioning among areas, populations within areas and maternal lines within populations revealed that the highest variance in allelopathic effects lies among maternal lines. Allelopathic effects in the bioassay were predicted by metabolic profiles of different maternal lines and compounds associated with allelopathy were tentatively identified. The composition of soil microbial communities did not change either as a consequence of the invasion event or during the invasion procedure. On the other hand, the invasion event significantly reduced red/far-red light ratios and increased soil pH. The observed ecosystem changes at sites invaded by H. mantegazzianum predicted variation in native species richness and productivity as well as the performance of hogweed itself. Overall, although root exudates of the invader H. mantegazzianum are able to inhibit its native plant competitors, I found these effects to be comparable with the same effects of native species. Moreover, the composition of soil microbial communities was not substantially altered at sites invaded by the species. I therefore suggest that allelopathy through the production of unique and novel compounds, as predicted by the novel weapons hypothesis, is not very likely to be a principal driver of the invasion success of H. mantegazzianum.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Kateřina Jandová, Ph.D. 2.39 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Kateřina Jandová, Ph.D. 105 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Kateřina Jandová, Ph.D. 8 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Mgr. Ing. Jan Frouz, CSc. 38 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Irena Valterová, CSc. 76 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 582 kB