|
|
Natural epigenetic variation: a driver for adaptation of wild plant populations?
Sammarco, Iris ; Latzel, Vít (vedoucí práce) ; Johannes, Frank (oponent) ; Pečinka, Aleš (oponent)
Abstraktní Rostoucí množství literatury naznačuje, že epigenetická variabilita může přispívat k lokální adaptaci rostlinných populací. Epigenetické mechanismy, jako je například metylace DNA, mohou rychle ovlivnit fenotyp rostlin v reakci na změny prostředí. Tyto změny se navíc mohou dědit napříč několika generacemi (zejména klonálními), což naznačuje, že metylace DNA může umožnit dědičnou fenotypovou variabilitu, a nakonec tak přispět k adaptaci. Stále však není zcela jasné, zda epigenetické mechanismy mohou mít adaptační potenciál u přírodních populací, jinými slovy, zda představují variabilitu mezi přírodními populacemi, dědí se napříč generacemi a mají vliv na reprodukční úspěch. Během svého doktorského projektu jsem spolu se spoluautory testovala tyto podmínky na několika přírodních populacích dvou nemodelových klonálních druhů rostlin, jahodníku obecného (Fragaria vesca) a topolu černého (Populus nigra). Pro analýzu metylace DNA jsem použila celogenomové bisulfitové sekvenování, v současné době metodu považovanou jako tzv. "zlaý standard", která mi umožnila charakterizovat úroveň metylace DNA na úrovni celého genomu jednotlivých rostlin s rozlišením na jednotlivé báze. U obou druhů jsem zjistila rozsáhlou diverzitu metylace DNA mezi populacemi, která byla částečně ovlivněna přírodními klimatickými...
|
|
|
Vliv patogenů na klonální rostliny
Koděra, Ondřej ; Koubek, Tomáš (vedoucí práce) ; Duchoslavová, Jana (oponent)
1 Abstrakt: Více než polovina druhů rostlin střední Evropy je schopná se vegetativně rozmnožovat pomocí klonálního růstu, přičemž značná část z nich patří mezi ty vůbec nejúspěšnější rostliny. Ekologie klonality byla proto studovaná především pro její pozitivní vliv na fitness rostlin. Menší pozornost je už věnovaná jejím nevýhodám, mezi které patří infekce patogenem a jeho následné šíření v rostlinném těle. Existence klonálního růstu umožnila oběma partnerům v interakci patogen-rostlina vytvořit zcela nové životní strategie, kterými se liší od napadených neklonálních rostlin. V evoluci se u patogenů infikujících rostliny se silným laterálním růstem selektovala vyšší agresivita. Jejich vliv na přežívání, vytváření nových ramet a celkový růst a vývoj hostitele je tedy negativní. Pokud je ale tvorba orgánů klonálního růstu rychlejší než prorůstání patogenu, nově vytvořené ramety mohou pasivně unikat od infekce. Efekt na hostitele nicméně nemusí být pouze negativní. Infikovaná rostlina může vykazovat stimulovaný klonální růst nebo dokáže lépe kompetovat v prostoru oproti zdravým jedincům. Cílem této práce je proto shrnout veškerou dostupnou literaturu zabývající se touto specifickou interakcí a v konečné fázi diskutovat nezodpovězené otázky, které souvisí s dosud neprozkoumanými oblastmi výzkumu. Klíčová...
|
|
|
Vztah fyziologické integrace klonálních rostlin a heterogenity prostředí
Vinšová, Jana ; Weiser, Martin (vedoucí práce) ; Macek, Petr (oponent)
Práce se zabývá výhodami, které klonálním rostlinám přináší fyziologická integrace ramet v různě heterogenních podmínkách. Nejprve shrnuje základní charakteristiky rostlin s klonálním růstem a následně rozebírá ty vlastnosti, které jim pomáhají nebo mohou pomáhat vyrovnávat se s heterogennitou prostředí - tedy sdílení živin mezi rametami, dělbu práce a pátrací chování. I přes velké množství studií, které na toto téma vznikly, stále zůstává řada otázek nezodpovězena a předkládaná práce na ně poukazuje.
|
|
|
Vztah délky trvání klonálního spojení rostlin a parametrů prostředí
Martincová, Nina ; Weiser, Martin (vedoucí práce) ; Koubek, Tomáš (oponent)
Práce se zabývá vlivem podmínek prostředí na délku přetrvávání klonálního spojení mezi rametou a mateřskou rostlinou. Nejprve se věnuje teoretickým modelům, popisujícím interakci rostlin s odlišnými strategiemi přetrvávání klonálního spojení v modelovém habitatu; následně pak rozebírá podrobněji konkrétní podmínky prostředí - heterogenitu, úživnost, množství disturbancí a kompetice, jejich vliv na přetrvávání spojení a na strategii klonálního rozmnožování rostlin obecně. V poslední části rovněž poukazuje na některé další jevy, jež by mohly délku přetrvávání ovlivnit.
|
|
|
Význam epigenetické variability v evoluci klonálních rostlin
Mareš, Štěpán ; Pinc, Jan (vedoucí práce) ; Latzel, Vít (oponent)
Klonální rostliny jsou díky své nízké genetické variabilitě a omezené schopnosti reagovat na okolní prostředí často považovány za slepou evoluční větev. Na druhou stranu řady studií z posledních let ukazují, že klonální rostliny jsou schopny reagovat na okolní prostředí pomocí epigenetických mechanismů, zejména methylace DNA. Epigenetická informace může být navíc u klonálních rostlin předána i do následujících generací (tzv. transgenerační paměť) a může tak zajistit lepší fitness následující klonální generace. Cílem této práce je shrnutí dosavadních poznatků o roli epigenetické variability v životě klonálních rostlin, které jsou známé svou omezenou genetickou variabilitou. Klíčová slova: epigenetika, epigenetická variabilita, klonální rostliny, methylace DNA, transgenerační paměť
|
|
|
Ekologie patosystému Vinca minor - Puccinia cribrata v přirozených populacích
Vaníček, Jiří ; Koubek, Tomáš (vedoucí práce) ; Macek, Martin (oponent)
4 Abstrakt Podmínky prostředí a vlastnosti hostitelských populací jsou významné faktory ovlivňující výskyt a projev patogenů v rostlinných populacích. Cílem této práce je odhalení vlivu mikroklimatických a edafických charakteristik prostředí a vlastností hostitelských populací na výskyt mikrocyklické rzi Puccinia cribrata, napadající stálezelenou klonální rostlinu Vinca minor. Sběr dat probíhal v údolí řeky Soči v Julských Alpách ve Slovinsku. Členitý terén horského údolí s výskytem různých geologických substrátů umožnil sledování výskytu patogenu na pestré škále lesních a křovinných stanovišť, lišícími se výrazně hloubkou půdy a hustotou zápoje stromového patra. Rez P. cribrata byla častěji přítomná a dosahovala vyšších prevalencí (vyššího podílu nakažených lodyh hostitele) na xerotermních stanovištích, charakteristických řidším zápojem stromového patra a mělkou půdou. Významným faktorem byla rovněž hustota hostitelských populací, spolu s níž vzrůstal podíl nakažených lodyh, a dále velikost hostitelských populací, pozitivně ovlivňující incidenci rzi v populaci. Pro zhodnocení možnosti predikovat výskyt patogenu jsem testoval různé terénní a vegetační indexy, získané pomocí dálkového průzkumu země. Vegetační indexy charakterizující množství a strukturu nadzemní biomasy dřevin na stanovišti se ukazují jako...
|
|
|
Ekologické determinanty klonálního růstu rostlin
Martincová, Nina ; Weiser, Martin (vedoucí práce) ; Latzel, Vít (oponent)
Práce se zabývá vlivem podmínek prostředí, konkrétně úrovně hnojení a dostupnosti světla, na produkci a růst výběžků u klonálních rostlin. V rámci práce byly provedeny tři experimenty, mající za cíl zjistit vliv těchto podmínek, případně jejich vzájemných interakcí, na šest druhů klonálních rostlin, srovnat závislost parametrů klonálního rozmnožování na podmínkách prostředí mezidruhově a na základě přirozených podmínek výskytu jednotlivých druhů, případně porovnat vliv podmínek prostředí mezi druhy tvořícími rhizomy a stolony. Z výsledků experimentů vyplynulo, že pět ze zkoumaných šesti druhů vykazuje signifikantní závislost mezi alespoň jednou zkoumanou podmínkou prostředí a parametry klonálního rozmnožování. Většina použitých druhů zvyšovala prokazatelně délku i počet vytvořených výběžků v závislosti na úrovni hnojení. Naopak na úroveň osvětlení reagovaly signifikantně alespoň v jednom parametru klonálního rozmnožování pouze tři druhy, přičemž tato dostupnost světla měla u různých rostlin odlišný vliv. Velký vliv jak na produkci, tak na délku výběžků, měla u většiny druhů rovněž velikost rostliny. Nebyla nalezena žádná výrazná odlišnost ve vlivu podmínek na klonální rozmnožování mezi jednotlivými čeleděmi, spíše se zdá, že druhy vyskytující se v podobných podmínkách na jednotlivé proměnné reagují...
|
|
|
Vztah délky trvání klonálního spojení rostlin a parametrů prostředí
Martincová, Nina ; Weiser, Martin (vedoucí práce) ; Koubek, Tomáš (oponent)
Práce se zabývá vlivem podmínek prostředí na délku přetrvávání klonálního spojení mezi rametou a mateřskou rostlinou. Nejprve se věnuje teoretickým modelům, popisujícím interakci rostlin s odlišnými strategiemi přetrvávání klonálního spojení v modelovém habitatu; následně pak rozebírá podrobněji konkrétní podmínky prostředí - heterogenitu, úživnost, množství disturbancí a kompetice, jejich vliv na přetrvávání spojení a na strategii klonálního rozmnožování rostlin obecně. V poslední části rovněž poukazuje na některé další jevy, jež by mohly délku přetrvávání ovlivnit.
|
|
|
Klonální integrace Agrostis stolonifera v živinově heterogenním prostředí
Duchoslavová, Jana ; Weiser, Martin (vedoucí práce) ; Klimešová, Jitka (oponent)
Sdílení zdrojů mezi rametami umožňuje klonálním rostlinám vypořádat se s heterogenitou prostředí. Dosavadní studie ukázaly, že výhody klonální integrace rostou s velikostí kontrastu v dostupnosti zdrojů mezi rametami. Stejně velký kontrast ale rostliny pravděpodobně vnímají různě při různé celkové dostupnosti zdroje. Lze očekávat, že integrace bude mít větší dopad spíše při celkově nižší dostupnosti zdroje a vysokém kontrastu v dostupnosti zdroje mezi rametami (Caraco & Kelly 1991). Cílem této práce bylo ověřit tyto předpoklady u dvojic ramet Agrostis stolonifera, které byly pěstovány při různě velkém kontrastu v dostupnosti živin zasazeném do různě celkově bohatých podmínek. Experiment s dvojicemi stejně vývojově starých ramet ukázal celkově velmi slabý efekt integrace na růst ramet, nicméně integrace měla pozitivní efekt na přežívání ramet a ovlivňovala také poměr podzemní a nadzemní biomasy ramet. V experimentu, kde dvojice tvořily starší mateřské ramety a jejich dceřiné ramety, byl efekt integrace na růst dceřiných ramet výraznější. Velikost efektu integrace ale byla, navzdory předpokladům, vyšší při vyšší dostupnosti živin pro dceřiné ramety a klesala s rostoucím kontrastem mezi rametami. Spojené dceřiné ramety měly také vyšší poměr podzemní a nadzemní biomasy než nespojené ramety, což...
|
|
|
Populační biologie rostlin napadených systémovými parazity
Koubek, Tomáš ; Herben, Tomáš (vedoucí práce) ; Šmilauer, Petr (oponent) ; Wennström, Anders (oponent)
Tato disertační práce prezentuje tři práce o vlivu systemických chorob na populační biologii rostlin. První dvě se zabývají analýzou terénních dat o široce rozšířeného systému srpku obecného (Falcaria vulgaris) a jeho systemické rzi Puccinia sii-falcariae. První studie se zabývá vlivem prostředí na prevalenci choroby na krajinné úrovni. Pomocí dat ze 40ti populací ve třech regionech bylo zjištěno, že prevalence choroby koreluje s vyšší vlhkostí a půdní reakcí (měřeno pomocí Ellenbergových indikačních hodnot) a dále vzrůstá se zvyšující se pokryvností bylin. Tento výsledek je pravděpodobně způsoben vyšším přežíváním infikovaných rostlin na stepních lokalitách, kde je půda tvořena vlhkými vápnitými jíly a slíny. Druhá práce zkoumá do hloubky životní cyklus Falcaria vulgaris za pomoci dat ze čtyř lokalit sbíraných po 4-5 let. Použité maticové modely sloužily ke srovnání základních populačních charakteristik nakažených populací s teoretickými populacemi, které by rostly na stejném místě a byly složeny pouze ze zdravých rostlin. Další analýzy však ukázaly, že existují významné rozdíly mezi lety a populacemi. Typ populace (na slínovcových svazích vs. mezi poli) se ukázal být zásadním faktorem určujícím jak velikostní složení populace, tak důležitost různých životních fází pro přežívání populace. Konečně třetí...
|
host ::
RSS.