velikost textu

Daphnia hybridization in canyon-shaped reservoirs

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:
Daphnia hybridization in canyon-shaped reservoirs
Název v češtině:
Hybridizace perlooček rodu Daphnia v přehradních nádržích
Typ:
Rigorózní práce
Autor:
Mgr. Štěpánka Dlouhá
Id práce:
98073
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra ekologie (31-162)
Program studia:
Biologie (N1501)
Obor studia:
Ekologie (NEKO)
Přidělovaný titul:
RNDr.
Datum obhajoby:
5. 10. 2010
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
ABSTRAKTY Část 1 Korytovité nádrže jsou charakteristické svým protáhlým tvarem a výskytem rozličných ekologických podmínek na podélné i svislé ose. Rozdílnost habitatů v různých částech nádrže umožňuje soužití většího množství druhů a korytovité nádrže se proto hodí jako modelový systém pro studium ekologie zooplanktonu. V této práci se zabýváme studiem detailní struktury společenstev perlooček z druhového komplexu Daphnia longispina ve třech korytovitých nádržích. Za pomoci dvanácti mikrosatelitových lokusů jsme popsali detailní genetickou strukturu populací druhů D. galeata, D. cucullata, D. longispina a jejich mezidruhových hybridů, přičemž jsme se zaměřili především na determinaci a výskyt hybridů, zpětných kříženců a jedinců nesoucí známky introgrese. Přestože k hybridizaci mezi těmito druhy dochází relativně často, což také potvrdila přítomnost mnoha geneticky odlišných kříženců v jednotlivých populacích, hybridi dalších generací byli poměrně vzácní. Na vzorcích z jedné z nádrží obývané pouze druhem D. galeata jsme rovněž testovali, zda přítomnost ekologických gradientů může způsobit vnitrodruhovou genetickou diferenciaci podobně jako tomu je na úrovni druhů. Subpopulace z jednotlivých odběrových míst se mezi sebou skutečně signifikantně geneticky lišily. Domníváme se, že příčinou by mohla být adaptace na lokální podmínky a klonální selekce. Část 2 Daphnia galeata, D. longispina and D. cucullata (Crustacea: Cladocera) jsou blízce příbuzné druhy perlooček, které mezi sebou v přirozených podmínkách běžně hybridizují. Jelikož byli dokumentováni i hybridi dalších generací a jedinci nesoucí známky introgrese, má se za to, že hybridizace a horizontální přenos genů jsou hlavní příčinou nesouladu některých druhově specifických markerů používaných k jejich identifikaci. S použitím analýzy mikrosatelitů, alozymové elektroforézy a ITS-RFLP jsme tuto hypotézu testovali. Taxon jsme určili u více než 1200 jedinců z deseti různých lokalit z České republiky alespoň dvěma zmíněnými metodami. 444 jedinců bylo identifikováno s použitím všech tří metod. Metodou ITS-RFLP a analýzou mikrosatelitů byli navíc určeni jedinci z dalších devatenácti odběrových míst z celé Evropy. Výsledky analýzy mikrosatelitů se velmi dobře shodovaly s výsledky alozymové elektroforézy. U metody ITS-RFLP byla úspěšnost výrazně nižší. Přestože by se některá chybná určení dala vysvětlit současnou introgresí, odchylky pozorované u metody ITS-RFLP jsou pravděpodobně mnohem staršího původu. Cizí alely mohly být v genomu rodičovských druhů šířeny mechanismy jako je genová konverze nebo meiotický tah (meiotic drive). Na závěr jsme porovnali výsledky molekulárních metod s výsledky určení druhů na základě morfologických znaků. Determinace na základě morfologie se ukázala být k tomuto účelu nejméně spolehlivou metodou. Důvodem může být velká morfologická podobnost mezi jedinci různých druhů, zvláště pak druhů D. galeata a D. longispina. Tuto domněnku potvrdily i výsledky analýzy tvarů.
Abstract v angličtině:
ABSTRACTS Part 1 Canyon-shaped reservoirs, characteristic by elongated morphology and by ecologically diverse conditions along both horizontal and vertical reservoir axes, are good model systems for ecological studies of zooplankton communities. Presence of ecological gradients improves habitat differentiation and may facilitate coexistence of related species. Here we provide detailed study of genetic structure of the Daphnia longispina complex inhabiting three canyon-shaped reservoirs. Using 12 microsatellite loci, we assessed taxonomic and genetic structure of assemblages composed by populations of D. galeata, D. cucullata, D. longispina and their interspecific hybrids. We focused on detailed taxon determination and on patterns of hybridization and introgression. High number of distinct hybrid genotypes in the samples suggested high frequency of hybridization; despite this, later generation hybrids were rare. In one reservoir inhabited by a single species, D. galeata, we also tested if environmental gradients may cause intra-population genetic diversification similar to spatial differentiation in species composition. Subpopulations along horizontal gradient in the reservoir, as well as those in different layers of the stratified water column, were significantly genetically differentiated. We propose that this structuring of D. galeata population is caused by local adaptation and clonal selection facilitated by presence of ecological gradients. On the other hand, we did not observe such intraspecific differentiation in a reservoir inhabited by several taxa of the complex, although D. galeata was present along the whole reservoir. Part 2 Daphnia galeata, D. longispina and D. cucullata (Crustacea: Cladocera) are closely related species often producing interspecific hybrids in natural populations. Common inconsistencies among species-specific markers using for their determination were traditionally attributed to the complexity of their relationships and to the occasional introgression. In order to test this hypothesis, we used several different approaches for the taxon identification. Using allozyme electrophoresis and ITS-RFLP, we identified more than 1200 individuals from ten localities situated in the Czech Republic as parental species or hybrids. 444 animals were additionally analyzed and identified by analysis of 12 microsatellite loci. The data set was further extended by samples from 19 sites across the whole Europe, in which the taxon was estimated using microsatellites and ITS-RFLP. Results of microsatellite analysis corresponded well with allozymes. However, two sites from the Czechia and three sites from other European countries exhibited consistent discrepancies between ITS-RFLP and other markers. Although some marker disagreement could have been caused by occasional introgression, more serious deviations observed in ITS-RFLP more likely suggest a long-term maintenance of introgressed alleles in genomes of parental species, in which evolutional mechanisms such a gene conversion and meotic drive could support the maintenance of “alien” alleles. Finally, we compared data from molecular markers with identification based on phenotypic characteristics of photographed animals for a randomly selected set of 240 Daphnia individuals, and quantitatively evaluated the body shape variation by geometric morphometrics. Morphological identification, at least when based on photographs, gave substantially worse results than any molecular method. The least successful was differentiation between D. galeata, pelagic D. longispina, and their hybrids; these taxa showed particularly high degree of overlap of their body shape.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Štěpánka Dlouhá 996 kB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Štěpánka Dlouhá 74 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Štěpánka Dlouhá 35 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby RNDr. Martin Černý, Ph.D. 80 kB