Evolution of the genus Arabidopsis in its centre of diversity

Abstract

A prerequisite for addressing general questions concerning the evolution of intraspecific variability in space and time is the knowledge of the distribution of variability within the species' range. The development of molecular methods has been a major step forward, allowing various evolutionary questions to be addressed using natural populations of model species and their close relatives. Although wild relatives of Arabidopsis thaliana have long been in the focus of plant evolutionary biologists and molecular geneticists, the patterns of genetic diversity and phenotypic variation in their natural populations are often overlooked. The present work focuses on some of the most studied model species in the Brassicaceae family, Arabidopsis halleri and the complex of A. arenosa, whose members are widely used to study ecology, physiology and evolution as well as the molecular basis of phytoremediation and parallel adaptation. The study aimed to determine intraspecific variation at the ploidy level, to reveal phylogenetic relationships and the spatial distribution of genetic diversity across the range, and to propose a new taxonomic concept based on the detected intraspecific genotypic and phenotypic variation. In order to accomplish this goal, we used DNA flow cytometry, several molecular methods (AFLP,...

Předpokladem pro řešení obecných otázek týkajících se vývoje vnitrodruhové variability v prostoru a čase je znalost rozložení variability v rámci areálu druhu. Velkým krokem kupředu byl rozvoj molekulárních metod, které umožnily řešení různých evolučních otázek za využití přirozených populací modelových druhů a jejich blízkých příbuzných. Ačkoli jsou volně žijící příbuzní Arabidopsis thaliana v centru pozornosti rostlinných evolučních biologů a molekulárních genetiků již dlouhou dobu, rozložení jejich genetické diverzity a fenotypové variability v přirozených populacích jsou často přehlíženy. Předkládaná práce se zaměřuje na jedny z nejstudovanějších modelových druhů v čeledi Brassicaceae, druh Arabidopsis halleri a druhový komplex A. arenosa, jejichž příslušníci jsou hojně využíváni pro studium ekologie, fyziologie a evoluce i molekulárních základů fytoremediace nebo paralelní adaptace. Cílem studie bylo zjistit vnitrodruhovou variabilitu na ploidní úrovni, odhalit fylogenetické vztahy a prostorové rozložení genetické diverzity v celém areálu výskytu a navrhnout nový taxonomický koncept založený na zjištěné vnitrodruhové variabilitě. Výsledků bylo dosaženo pomocí DNA průtokové cytometrie, několika molekulárních metod (AFLP, SSR, sekvenování cpDNA a single/low-copy genů, ddRADSeq, celogenomové...