Evolutionary processes responsible for complexity in aquatic vascular plants

Abstract

Vodní rostliny představují evolučně heterogenní skupinu organismů, které se adaptovaly na život ve velmi specifickém prostředí. Navzdory velké evoluční vzdálenosti mezi jednotlivými příbuzenskými liniemi sdílejí vodní makrofyty mnoho společných anatomických, morfologických, fyziologických a reprodukčních adaptací, které vznikly nezávisle díky konvergentnímu a paralelnímu vývoji znaků. Vodní rostliny představují evolučně unikátní jednotku, které však v současné systematické botanice není věnována odpovídající pozornost. Navíc se vesměs jedná o taxonomicky obtížné skupiny vzhledem k silné redukci tělní stavby a vysoké míře fenotypové plasticity. Tato dizertační práce se zaměřuje na výzkum dvou taxonomicky složitých skupin, hvězdošů (rod Callitriche) a lakušníků (Ranunculus sect. Batrachium). Za pomoci různých metodických přístupů (stanovení velikosti genomu, počítání chromozomů, sekvenace jaderných (ITS) i plastidových (trnT-trnL) úseků DNA, studium herbářových sbírek) jsme zkoumali nejdůležitější evoluční procesy, jako je hybridizace, polyploidizace a kryptická diverzita, a hodnotili jejich vliv na evoluční komplexitu vodních rostlin. V rámci České republiky jsme také poprvé zmapovali rozšíření jednotlivých druhů ze studovaných skupin. Průtoková cytometrie byla potvrzena jako velmi účinná metoda pro...

Aquatic plants are a heterogeneous assemblage of species that, although surviving in similar habitats, have evolved from very different genetic and ecological backgrounds. However, many aquatics share a number of anatomical, morphological, metabolic and reproductive adaptations, which have arisen independently in remarkable similarities (through convergence and parallelisms) in many unrelated groups. Despite their evolutionary uniqueness, aquatic plants are markedly underrepresented in contemporary biosystematic studies. Moreover, the taxonomic evaluation of numerous aquatic plant groups is intricate due to the strong morphological reduction and a high degree of phenotypic plasticity. This thesis focuses on two notoriously challenging aquatic plant groups, Callitriche and Ranunculus sect. Batrachium. The combination of several approaches (genome size estimation, chromosome counting, sequencing of nrDNA ITS and plastid trnT-trnL regions, examination of herbarium collections) was applied in order to improve our knowledge on principal evolutionary processes such as hybridization, polyploidization and cryptic variation and demonstrate their role on the shaping of overall aquatic plant diversity. The distribution of particular species in the Czech Republic was mapped for the first time. For both groups,...