Genome duplication in Stellaria genus - the more, the merrier? Link between ploidy levels and sexual polymorphism.

Abstract

Polyploidization in angiosperms, a well-documented phenomenon, often correlates with a diversity of reproductive strategies, including sexual polymorphism, impacting their evolution and expression. This relationship is particularly intriguing in high polyploids, where the interaction can be complex yet largely enigmatic. We investigated the connection between high polyploidy and sexual polymorphism in Stellaria palustris (Caryophylaceae), a species complex with exceptionally high levels of polyploidy exceeding decaploids and reportedly exhibiting variable sexual expression. To broaden our analysis, we included its relatives, diploid-tetraploid S. graminea and diploid S. longifolia. Our study focused on Central and Northern Europe, utilizing various methodological approaches, including genome size estimation, chromosome counting, genetic analyses based on Sanger sequencing, and evaluating floral organ variability and sexual expression. Major hypotheses examined associations between ploidy level and latitude, as well as ploidy level and sexual polymorphisms. Chromosome counts of S. palustris ranged from 2x = 154 - 208, corresponding to 2n=12x, 14x, and 16x, while for S. graminea and S. longifolia, we confirmed their originally known ploidies. Although chromosome counts did not unambiguously reflect...

Polyploidizace u krytosemenných rostlin je dobře zdokumentovaný jev, který je často spojován s různými reprodukčními strategiemi, včetně přítomnosti sexuálních polymorfismů. Tento vztah je obzvláště zajímavý u vysoce polyploidních organismů, kde může být interakce velmi komplexní, přičemž ale stále zůstává nedostatečně vysvětlená. Diplomová práce je zaměřená na prohloubení poznání o vztahu mezi vysokou polyploidií a sexuálními polymorfismy u druhového komplexu Stellaria palustris (Caryophylaceae), který vykazuje mimořádně vysoké ploidní úrovně přesahující 2n = 10x a vykazuje variabilní sexuální expresi. Abychom rozšířili naši analýzu, zahrnuli jsme zároveň blízce příbuzné druhy S. graminea (2x a 4x) a S. longifolia (2x). Naše studie je zaměřena na Střední a Severní Evropu, využívajíc různé metodologické přístupy, včetně odhadu velikosti genomu, počítání chromozomů, genetických analýz založených na Sangerově sekvenování a hodnocení variability morfologie květu a sexuální exprese. Hlavní hypotézy zkoumaly asociace mezi ploidní úrovní a zeměpisnou šířkou, jakož i ploidní úrovní a sexuálními polymorfismy. Počty chromozomů u S. palustris se pohybovaly mezi 2x = 154 - 208, což odpovídá 2n=12x, 14x, a 16x, zatímco u S. graminea a S. longifolia jsme potvrdili jejich původně známé ploidní úrovně. Ačkoli...