Evolution of Vicia cracca L. - distribution of cytotypes, their genetic variation and growth traits

Abstract

Na poli výzkumu polyploidie u rostlin toho bylo od doby, kdy byl tento fenomén odhalen, již mnoho popsáno. Nicméně čím více toho víme, tím více otázek vyvstává. Nejpalčivější otázkou stále zůstává, jak polyploidi vznikají a zda jsou evolučně úspěšní. My jsme si ke studiu příčin a následků polyploidie na mikroevoluci diploidně-tetraploidního komplexu v prostředí střední Evropy vybrali vytrvalou bylinu vikev ptačí (Vicia cracca L.). Průtoková cytometrie spolu s molekulárními markery (allozymy, DNA sekvence, mikrosatelity) potvrdila autopolyploidní původ tetraploidů. Na základě analýzy allozymů jsme ukázali, že tetraploidi jsou geneticky bohatší, i když se závěry těchto analýz mohou lišit podle zvolené statistiky popisující genetickou variabilitu. Nicméně umělé opylení vedlo u tetraploidů ke snížení produkce semen v menší míře než u diploidů. Z toho usuzujeme, že tetraploidi profitují z přítomnosti většího počtu alel v daném lokusu, které tak mohou účinněji maskovat škodlivé alely. Dále jsme potvrdili přítomnost kontaktní zóny diploidů a tetraploidů ve střední Evropě a nově odhalili další kontaktní zóny v jihozápadní a jihovýchodní Evropě. Cytotypově smíšené populace ve středoevropské kontaktní zóně nám posloužily jako zdroj rostlin pro zahradní kultivační experimenty, jelikož diploidi a tetraploidi rostoucí...

A lot of the research has been made in the field of plant polyploidy since the discovery of this phenomenon. However, the more we know, the more questions arise. Overall, the most insistent questions remain: How did the polyploids arise and become established? Is it advantageous to be polyploid? We chose a perennial herb Vicia cracca L. to study the causes and consequences of polyploidisation on microevolution of a diploid-tetraploid complex in central European conditions. First, evidence from both flow cytometry and molecular markers (allozymes, DNA sequences, microsatellites) confirmed a hypothesised autopolyploid origin of tetraploids. Based on allozymes, we proved that tetraploids are genetically richer than diploid ancestors. However, we showed that the conclusions depend on statistics used for genetic variation measurements. Nevertheless, tetraploids of V. cracca suffered lesser reduction in seed production after artificial selfing than diploids. We thus infer that they profit from multiple allele dosage, which can mask deleterious alleles. We also corroborated an existence of a central European contact zone of diploids and tetraploids and discovered two other contact zones in south-western and south- eastern Europe. The central European contact zone with several mixed-ploidy populations served us as...