Evolutionary trends in genome size, polyploidy, and reproductive strategies of alpine plants on environmental gradients

Abstract

Mezi nejčastěji studované mikroevoluční procesy u cévnatých rostlin patří velikost genomu a její variabilita, polyploidizace, hybridizace a vývoj způsobu reprodukce (tj. zastoupení pohlavního a apomiktického rozmnožování a důvody jejich vzniku). Všechny výše jmenované procesy spolu souvisí a navzájem se ovlivňují. Jejich studiu byla věnována největší pozornost zejména na severní polokouli, jmenovitě pak v Evropě a Severní Americe, kde je již dlouhodobá tradice ve výzkumu s pomocí průtokové cytometrie. Přesto stále existují na světě oblasti, kde jsou takové studie vzácné a chybí základní data. Předkládaná disertační práce zkoumá dvě hlavní hypotézy: 1) V tropických alpinských oblastech není selekce pro malou velikost genomu, na rozdíl od temperátních alpinských oblastí, a 2) podíl polyploidů a apomiktů v temperátní alpinské flóře se neliší mezi severní a jižní polokoulí, avšak podíl apomiktů je vyšší než v tropické alpinské flóře. Obě hypotézy mají společné téma - jak dané mikroevoluční procesy ovlivňují rozšíření rostlin, ať už vzhledem k zeměpisné šířce či nadmořské výšce. K ověření těchto hypotéz jsem použil metodu průtokové cytometrie (včetně metody FCSS), abych prozkoumal alpinskou flóru čtyři oblastí amerických Kordiller, konkrétně Skalnatých hor v USA a And v Ekvádoru, Bolívii a Argentině....

Genome size (GS) and its variation, genome duplication (i.e., polyploidization), hybridization, and reproductive strategies (i.e., the proportion of sexual and apomictic species together with the reasons for their origin) belong to the most frequently studied microevolutionary processes in vascular plants. All the above-mentioned processes are interrelated and influence each other. They have been intensively studied especially in the Northern Hemisphere, namely in Europe and North America, which are the regions with a long-term tradition in research with the help of the method of flow cytometry. However, there are places on Earth where basic data and these types of studies missing. The presented thesis examines two major hypotheses: 1) There is no selection for a small genome size in plants in the tropical alpine zone in contrast to the temperate alpine zone and 2) the proportion of polyploids and apomicts in the temperate alpine flora does not differ in the Northern and Southern Hemisphere, but the proportion of apomicts is higher than in the tropical alpine flora. These two hypotheses have a common theme - how these microevolutionary processes affect the distribution of plants, either to latitude or altitude. To test the hypotheses, I used flow cytometry (together with flow cytometric seeds...