|
| |
|
|
Využití metod next-generation sekvenování pro rekonstrukci fylogeneze polyploidních rostlin
Skopalíková, Jana ; Fér, Tomáš (vedoucí práce) ; Šrámková, Gabriela (oponent)
Tato bakalářská práce shrnuje dostupné informace o aktuálně používaných metodách next-generation sekvenování (NGS), které v posledních letech zažilo velký rozmach. Výhodou nových metod je zisk velkého množství dat za mnohonásobně nižší cenu za osekvenovanou bázi oproti Sangerově metodě, avšak analýza těchto dat skýtá různá úskalí. I když je v dnešní době již možné sekvenovat celé genomy jednotlivých organismů, pro fylogenetiku, která je postavena na studiu mnoha jedinců, zůstává tento přístup značně náročný. Proto v posledních letech vzniklo množství přístupů, jak účinně redukovat genom, např. sekvenování transkriptomu (RNA-Seq), cílené obohacení (target enrichment), restrikční metody (RAD-Seq, RLL, GBS), mělké sekvenování (genome skimming) a další. Každá z těchto metod má však několik výhod i nevýhod, které ovlivňují jejich využitelnost ve fylogenetických analýzách. Dále se práce zabývá polyploidní speciací a specifiky studia fylogeneze u polyploidních rostlin - výběrem vhodných markerů, následným zpracováním dat a fylogenetickými analýzami. Poslední část je pak věnovaná mé budoucí práci na polyploidním rodu Curcuma L.
|
|
|
Zhodnocení cytotypové a morfologické variability spolu s mírou hybridizace u rodu stolístek (Myriophyllum) na území ČR a sousedních států
Hrdinová, Magdalena ; Trávníček, Pavel (vedoucí práce) ; Koutecký, Petr (oponent)
Myriophyllum L. (stolístek) patří k jednomu z nejinvazivnějších rodů severní polokoule. Tři nejagresivnější druhy, z nichž jeden je v Evropě původní (M. spicatum), jsou rozšířeny na většině území Spojených států a dva z nich (M. aquaticum a M. heterophyllum) se stávají invazními také v několika státech Evropy. Z toho důvodu představují evropská stanoviště stolístků ideální místo, kde studovat procesy, které stojí za invazním chováním v rodu Myriophyllum. Předkládaná práce využívá metod průtokové cytometrie, morfometrických analýz a klíčících experimentů ke zhodnocení cytotypové a morfologické variability rodu Myriophyllum spolu s mírou hybridizace a potenciálu rodu množit se pohlavně. V Evropě bylo zjištěno pět ploidních úrovních, vnitrodruhová cytotypová variabilita byla však nalezena pouze u druhu M. sibiricum (hexaploidní a nonaploidní) a v jedné populaci druhu M. aquaticum (hexaploidní a oktoploidní). Průtoková cytometrie se osvědčila v rozlišování druhů jiné ploidní úrovně a jejich potenciálních kříženců. Nicméně klíčové druhy M. sibiricum a M. spicatum, u nichž byly v nedávné době detekováni pravděpodobně ještě invazivnější kříženci, jsou oba hexaploidní. Průtoková cytometrie tudíž nemůže napomoci k rozlišení těchto morfologicky těžko uchopitelných druhů. Ačkoliv morfometrické analýzy...
|
|
|
Polyploidie se zvláštním zřetelem k paleopolyploidii a způsobům její detekce
Kotz, Matěj ; Král, Jiří (vedoucí práce) ; Rothová, Olga (oponent)
Polyploidie je významným fenoménem v evoluci eukaryotických organismů. Je předmětem zájmu biologů již několik desetiletí a byla studována z větší části u rostlin, u kterých se nejčastěji vyskytuje. Tato práce řeší její výskyt u organismů, zvláštní důraz je zde kladen na evolučně staré polyploidie a výskyt polyploidie u živočišných taxonů. Jsou probírány typy polyploidie a překážky, které musí polyploidní organismus překonat, aby byl stabilizován jeho genom. To zahrnuje i zajištění správné segregace chromozomů v meiotickém dělení. Zvláštním případem polyploidie je paleopolyploidie, tedy evolučně stará událost polyploidizace, po které dochází k procesu diploidizace. Tento proces se vyznačuje mimo jiné velkým počtem strukturních změn na chromozomech a ztrátou množství sekvencí DNA a postupným přechodem genomu do cytologicky diploidního stavu. Kvůli těmto změnám je obtížné paleopolyploidii detekovat. Hlavní část práce je věnována právě této problematice, jsou probírány jednotlivé přístupy, které mohou vést k detekci paleopolyploidní události. Klíčová slova: polyploidie, živočich, rostlina, meióza, paleopolyploidie, detekce
|
|
|
Ekologické a evoluční procesy v primární kontaktní zóně cytotypů chrastavce rolního (Knautia arvensis agg.)
Hanzl, Martin ; Kolář, Filip (vedoucí práce) ; Urfus, Tomáš (oponent)
Proces genomové duplikace hraje nezastupitelnou roli v evoluci rostlin. Současné odhady předpokládají, že téměř všechny krytosemenné rostliny jsou dávnými polyploidy. Teoretické analýzy však shledaly uchycování nových polyploidních linií v diploidních populacích velmi nepravděpodobným. Vlivem reprodukčních interakcí mezi cytotypy (tzv. "nevýhoda malých čísel") a kompetice o sdílené zdroje by totiž po určité době mohlo dojít k vymizení polyploida z populace. V přírodě ovšem může působení obou procesů kompenzovat celá řada faktorů (např. samosprašnost, nenáhodné opylení, prostorová separace cytotypů). Podmínky uchycení polyploidní linie v sympatrii s diploidy by proto nemusely být tak výrazně omezené. Následná koexistence cytotypů může být v čase stabilní, či se může jednat pouze o přechodný stav vedoucí k vytlačení jedné chromozómové rasy. Mezi těmito alternativami však bývá zpravidla velmi obtížné rozlišit. Expanze polyploida vede ke zvětšení areálu jeho výskytu, a bývá spojena s kompetičním vyloučením diploidů nebo s kolonizací nových míst. Pokud se areály rozšíření cytotypů dotýkají, mohou vznikat kontaktní zóny. Lze je rozdělit dle jejich původu na primární a sekundární. Primární kontaktní zóny se tvoří, pokud jedna chromozómová rasa dá vzniknout druhé a posléze spolu v sympatrii koexistují....
|
|
|
Endemický taxon Krkonoš Campanula bohemica: zhodnocení rizika hybridizace s C. rotundifolia
Hanušová, Kateřina ; Suda, Jan (vedoucí práce) ; Krahulec, František (oponent)
Tato diplomová práce se zabývá rizikem hybridizace mezi dvěma druhy zvonků, silně ohroženým endemickým druhem Campanula bohemica a sympatricky se vyskytujícím druhem Campanula rotundifolia subsp. rotundifolia, na území Krkonoš. Do této práce byl zahrnut i poddruh C. rotundifolia subsp. sudetica, jehož areál také zasahuje do oblasti Krkonoš. Cílem této práce bylo zjistit, jak častá je mezidruhová hybridizace v populacích studovaných druhů a jaká je populační struktura jejich lokalit. Dalším témetickým okruhem byla morfologická variabilita uvedených druhů s cílem nalezení spolehlivých morfologických znaků pro jejich odlišení. Pro studium stanovených otázek byla použita průtoková cytometrie, morfometrické a molekulární analýzy. Pomocí průtokové cytometrie bylo zjištěno, že se v Krkonoších vyskytují tři ploidní úrovně náležející DNA diploidům, tetraploidům a pentaploidům. Zatímco diploidi odpovídali nominátnímu poddruhu C. rotundifolia, jedinci C. rotundifolia subsp. sudetica a C. bohemica byli tetraploidní. Do analýz bylo zahrnuto i několik populací z Hrubého Jeseníku, kde byly nalezeny diploidní a tetraploidní cytotypy. Většina populací v Krkonoších byla ploidně uniformní, smíšené populace byly zaznamenány jen ve 12 případech. Pentaploidní cytotyp náležející jedincům hybridního původu byl nalezen...
|
|
|
Problematika stolístků (Myriophyllum) ve střední Evropě
Hrdinová, Magdalena ; Trávníček, Pavel (vedoucí práce) ; Prančl, Jan (oponent)
Rod Myriopyllum L. (stolístek) patří k jednomu z druhově nejbohatších rodů čeledi Haloragaceae (Saxifragales). Zahrnuje významné invazní druhy - evropský M. spicatum L. (s. klasnatý), severoamerický M. heterophyllum MICHX. (s. různolistý) a jihoamerický M. aquaticum (VELL.) VERDC. (s. vodní). Všechny tři se vyskytují ve střední Evropě spolu s původními neinvazními druhy M. alterniflorum DC. (s. střídavokvětý) a M. verticillatum L. (s. přeslenatý). Není to však pouze invaznost, která dělá tento rod tak pozoruhodným. Vykazuje velmi vysokou fenotypovou plasticitu, která značně znesnadňuje určování jeho zástupců do druhu. Poslední výzkumy navíc naznačují, že mezi některými druhy může probíhat křížení, které dává vzniknout hybridům v některých ohledech invaznějším než samotné rodičovské druhy. Nejen proto by měly být řádně studovány faktory ovlivňující úspěšnost invazních rostlin v obsazování nových lokalit. Jedním ze zásadních faktorů může být i polyploidie, která ve světle předchozích studií nabízí zcela nový pohled na problematiku stolístků. Podle předběžných výzkumů lze na základě ploidie za použití průtokové cytometrie středoevropské druhy jednoznačně rozlišit. Díky tomu je možné odhalit, jestli existují smíšené populace jednotlivých druhů, zda mezi nimi probíhá hybridizace a jaké ekologické...
|
|
|
Ochranářské aspekty endemismu ve střední Evropě se zvláštním přihlédnutí k modelové skupině rodu Sorbus
Tesařová, Anna ; Urfus, Tomáš (vedoucí práce) ; Macková, Lenka (oponent)
Endemit je organismus žijící pouze na jednom určitém území na Zemi. Ke vzniku endemismu vede několik procesů, které se mohou vzájemně ovlivňovat. Patří mezi ně alopatrická speciace, polyploidizace, hybridizace a apomixie. Tato práce se dále zabývá jejich dělením a výskytem. Nejdůležitějšími pojmy jsou určitě paleoendemiti a neoendemiti. Paleoendemiti jsou velice vzácní a ve střední Evropě se vyskytují jen na Slovensku. Skupina neoendemitů je na tomto území značně nepřehledná a relativně početná. Výskyt endemitů je úzce svázán s centry diverzity, které jsou na Zemi stejně nerovnoměrně rozloženy jako samotný endemismus. Rod Sorbus zaujímá s ohledem na množství endemických druhů střední Evropy přední místo. Z toho důvodu byla experimentální část práce zacílena na cytometrickou studii (analýza absolutní velikosti genomu a DNA ploidie) 13 endemických druhů rodu Sobus. U zahrnutých jedinců jednoznačně převládala triploidie. Mezi těmito triploidními zástupci byl analýzou absolutní velikosti genomu zjištěn 6% rozdíl mezi minimální a maximální hodnotou. Absolutní velikost genomu zbylých endemických taxonů odpovídala tetraploidní úrovni.
|
|
|
Proměnlivost druhu Urtica dioica na území střední Evropy
Rejlová, Ludmila ; Urfus, Tomáš (vedoucí práce) ; Mandák, Bohumil (oponent)
Přestože Evropská květena patří k jedné z nejlépe prozkoumaných flór v globálním měřítku, stále se ještě najdou skupiny rostlin, které jsou opomíjeny, a přesto se vyznačují značnou variabilitou. Jednou z takových skupin je i námi studovaná skupina Urtica dioica s. l., obsahující několik nejasně vymezených taxonů (mikrospécií / subspécií) s nevyjasněným rozšířením. Jedním z nejvýznamnějších zdrojů variability u druhu U. dioica s. l. je pravděpodobně polyploidie (2x, 4x; x = 13). Skupinu tvoří především všudypřítomný tetraploidní cytotyp (U. dioica s. str.) a několik nejasně definovaných reliktních 2x taxonů. Cytogeografické mapování napříč celou Evropou (770 populací / přes 3 200 jedinců) ukázalo výrazně strukturované distribuční "pattern" cytotypů v rámci U. dioica s. l. Celkem jsme identifikovali 106 diploidních populací (14%), 633 (82%) tetraploidních populací a vůbec poprvé jsme zachytili i triploidní a pentaploidní cytotypy (většinou ze smíšených populací). Nejčastější tetraploidní cytotyp U. dioica s. str. je převážně synantropní, kdežto diploidní taxony jsou striktně vázány na primární reliktní stanoviště (především lužní lesy, tundru, mediteránní pohoří). Analýza absolutní velikosti genomu ukázala odlišné hodnoty u druhů patřících do U. dioica "cladu", a to u U. kioviensis (o 19% větší než...
|
|
|
Genome size studies in plants - from intraspecific variation to ecological consequences
Lučanová, Magdalena ; Trávníček, Pavel (vedoucí práce) ; Leitch, Ilia (oponent) ; Šmarda, Petr (oponent)
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...
|
host ::
RSS.