Reproductive innovation and angiosperm diversity: bridging micro- and macroevolution

Abstract

Druhová rozmanitost krytosemenných rostlin dlouhodobě fascinuje evoluční biology. Přesto zůstávají mechanismy, které tuto diverzitu generují, objasněné jen částečně. Vzhledem k tomu, že reprodukční izolace (RI) je podmínkou vzniku nových druhů, lze předpokládat, že evoluce znaků spjatých s pohlavním rozmnožováním-jako například znaky zprostředkující oplození-představuje klíčový hnací motor reprodukční divergence a diverzity krytosemenných rostlin. Zatímco některé faktory ovlivňují evoluci reprodukčních znaků na populační úrovni, není jasné, jak a zda tyto znaky formují RI a tím i speciaci napříč klady. Zejména makroevoluční důsledky ekologických faktorů, celogenomové duplikace (WGD) a reprodukčních strategií-včetně rozmnožovacích systémů a pohlavního výběru-dosud nebyly systematicky integrovány. Tato dizertace propojuje mikroevoluční mechanismy (např. divergenci znaků a RI) s makroevolučními procesy (např. speciací) za účelem odhalení, jak ekologické, genomové a reprodukční strategie ovlivňují diverzitu krytosemenných rostlin. K zodpovězení těchto otázek jsem v této práci zvolil víceúrovňový přístup. Nejprve jsem provedl terénní a skleníkové experimenty, abych posoudil vliv ekologie a WGD na rozmanitost reprodukčních znaků a jejich dopad na RI. Dále jsem rekonstruoval dvě datované fylogeneze...

The remarkable diversity of angiosperms has long fascinated evolutionary biologists, yet the mechanisms at work remain incompletely understood. Since reproductive isolation (RI) underlies the formation of new species, the evolution of traits involved in sexual reproduction-such as those mediating mating and fertilization-is likely a key driver of reproductive divergence and, ultimately, angiosperm diversity. While some factors influence the evolution of reproductive traits at the population level, it remains unresolved whether and how they shape RI and ultimately speciation across clades. In particular, the macroevolutionary consequences of ecological drivers (e.g., abiotic and biotic environmental factors), whole-genome duplication (WGD), and reproductive strategies- including mating systems and sexual selection-have not been systematically integrated. This thesis bridges microevolutionary mechanisms (e.g., trait divergence and RI) with macroevolutionary outcomes (e.g., speciation) to uncover how ecological, genomic, and reproductive strategies drive angiosperm diversity. To address these questions, I followed a multi-scale approach in this thesis. Firstly, I conducted field and greenhouse experiments to assess the impact of ecology and WGD on the diversity of reproductive traits and their impact...