Microevolutionary processes in mixed-ploidy populations of plants

Abstract

Polyploidizace (duplikace genomu) je obecně přijímána jako jeden z nejvýznamnějších procesů zodpovědných za evoluční diverzifikaci krytosemenných rostlin. Ke vzniku polyploidů dochází opakovaně a řada rostlinných druhů si udržuje dva či více různých cytotypů v určitých částech svého areálu nebo dokonce ve svých populacích. Cílem této práce bylo využít příhodné metodické postupy a modelové rostliny s unikátními vlastnostmi k cílenému studiu doposud neobjasněných aspektů polyploidní speciace. Rozdíly v monoploidní velikosti genomu mezi cytotypy Tripleurospermum inodorum (Asteraceae) byly unikátní příležitostí ke studiu frekvence vzniku nových polyploidů v přirozených populacích, neboť umožňují snadné odlišení polyploidních mutantů od již etablovaných polyploidů v rutinních cytometrických analýzách. Cytotypový průzkum opakovaný ve smíšených populacích jednoletého druhu T. inodorum byl patrně úplně prvním pokusem zdokumentovat časový vývoj cytotypového složení v přírodních populacích. Navzdory značným meziročním fluktuacím ve frekvenci cytotypů, jak diploidi tak tetraploidi byli schopni v populacích vytrvat po několik následných let. Častý výskyt takových smíšených populací pak, spolu s částečnou fertilitou triploidních hybridů, přispívají ke genovému toku mezi koexistujícími di- a tetraploidy....

Polyploidization (whole-genome duplication) is widely considered one of the most important evolutionary forces driving the diversification of flowering plants. Polyploids tend to originate recurrently and many plant species retain individuals of two or more different ploidy levels in certain parts of their distributional range of even within their populations. The main aim of this thesis was to address the understudied aspects of polyploid speciation by employing new, convenient methods and/or studying plant model systems with unique features. Difference in monoploid genome size of Tripleurospermum inodorum (Asteraceae) cytotypes provided a unique opportunity for addressing the rate of spontaneous polyploidization in natural populations by enabling the easy distinction of neopolyploid mutants from long-established polyploids in routine flow-cytometric analyses. Repeated ploidy screening in mixed-ploidy populations of annual T. inodorum have been, to our knowledge, the very first attempt to document temporal changes in cytotype composition in situ. In spite of considerable between- year oscillations in cytotype frequencies, both diploids and tetraploids usually persisted locally for several consecutive years. The common incidence of such ploidy mixtures along with a partial fertility of triploid...