Triploidní rostliny: bariéra nebo prostředník genového toku u diploidně-polyploidních druhů?

Abstract

The aim of this work is to review our knowledge on the evolutionary significance of triploid plants, modes of their origin and mechanisms preventing triploid formation, and to answer the question of whether triploids act rather as mediators or barriers in gene flow between populations possessing different numbers of chromosome sets (diploid and tetraploid). The production of unreduced gametes is considered to be the major pathway of triploid formation in otherwise diploid populations, following the merger of haploid and diploid gamete. In contrast, in mixed di-tetraploid populations, triploids are usually formed by interploidy hybridization. The frequency of formation and fitness of triploids is reduced by a number of reproductive barriers, both pre- and postzygotic, the most important of which is the so-called triploid block caused by an unbalanced ratio of originally maternal and paternal genes in the nourishing tissue endosperm. Although the formation of triploids is accompanied by many barriers, which also further translate to their reduced viability, followed by additional reduction in fertility due to meiotic problems, triploids play a more important role in populations than might be expected solely on the basis of their rare occurrence in nature. Triploids act as mediators of gene flow...

Cílem této práce je zaměřit se na znalosti o evolučním významu triploidních rostlin, způsoby jejich vzniku a mechanismy, které tomu zabraňují, a dále se pokusit zodpovědět otázku, zda triploidi hrají spíše roli prostředníka či bariéry v genovém toku mezi populacemi, které se liší počtem chromozomových sad (diploidními a tetraploidními). Produkce neredukovaných gamet je považována za hlavní způsob vzniku triploidů v jinak diploidních populacích, kdy dojde ke splynutí gamety haploidní a diploidní. Naopak ve smíšených di-tetraploidních populacích triploidi vznikají hybridizací. Frekvence vzniku a reprodukční úspěšnost triploidů snižuje celá řada reprodukčních bariér, a to pre- i postzygotických, z nichž nejvýznamnější je tzv. triploidní blok způsobený nevybalancovaným poměrem původně mateřských a otcovských genů ve výživovém pletivu endospermu. Ačkoliv vznik triploidů je doprovázen mnoha bariérami, které mají za následek jejich sníženou životaschopnost a fertilitu, hrají triploidi v populacích podstatnější roli, než by se mohlo na první pohled zdát z jejich zpravidla vzácného výskytu v přírodě. Jako prostředník genového toku slouží v případě, že skrze tzv. triploidní most zprostředkovávají tok genů mezi sudými ploidiemi. Naopak četnost jejich formace a plodnost do značné míry přímo určuje sílu bariéry...