Evolutionary role of triploids in diploid-tetraploid populations of Arabidopsis arenosa and Cardamine amara

• Thesis title in Czech: Evoluční role triploidů v ploidně smíšených populacích Arabidopsis arenosa a Cardamine amara
• Thesis title in English: Evolutionary role of triploids in diploid-tetraploid populations of Arabidopsis arenosa and Cardamine amara
• Key words: polyploidie, hybridizace, průtoková cytometrie, speciace
• English key words: polyploidy, hybridisation, flow cytometry, speciation
• Academic year of topic announcement: 2020/2021
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: angličtina
• Department: Department of Botany (31-120)
• Supervisor: RNDr. Filip Kolář, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 18.10.2021
• Date of assignment: 18.10.2021
• Confirmed by Study dept. on: 18.10.2021
• Date of electronic submission: 27.04.2023
• Date of proceeded defence: 06.06.2023
• Opponents: Mgr. Jindřich Chrtek, CSc.
• Advisors: Nelida Maria Padilla Garcia, Ph.D.

Preliminary scope of work

Pr8ce bude zaměřena na odhalení role triploidních hybridů v genovém toku a speciaci dvou druhů čeledi Brassicaceae. Metodicky bude zaměřena na terénní sběry, průtokovou cytometrii a experimentální hybridizace.
Triploidní rostliny jsou důležitým článkem pro genový tok mezi di- a tetraploidními rostlinami v ploidně smíšených populacích. V závislosti na frekvenci vzniku a fertilitě mohou sloužit jako bariéra nebo prostředník genového toku. V prvním případě se jedná většinou o triploidní blok, což je silná postzygotická bariéra, kterou ale některé druhy dokážou alespoň zčásti překonat. Příkladem mohou být Arabidopsis arenosa a Cardamine amara u kterých navzdory bariéře mohou vznikat triploidi, o jejichž fertilitě a tím i významu v populacích zatím nic nevíme. U druhu A. arenosa se v přírodě dospělí triploidní jedinci nevyskytují ve směsných populacích s oběma rodiči, ačkoliv jsou z předchozích studií známé diploidně-tetraploidní kontaktní zóny a genetické studie ukazují silnou míru meziploidního genového toku. Oproti tomu C. amara tvoří i populace se zastoupením všech tří ploidií (2x, 3x a 4x) a frekvence triploidů je v některých populacích poměrně vysoká.
Pro tuto diplomovou práci byla stanovena tato centrální hypotéza: Triploidní jedinci jsou fertilní, jsou schopni zpětného křížení s 2x a 4x a mohou zprostředkovávat genový tok v přírodních di-tetraploidních druzích. Konkrétně bude práce odpovídat na tyto otázky: Jaká je životaschopnost pylu triploidů obou druhů? Jsou triploidi schopni zpětného křížení se svými rodiči (2x a 4x) a pokud ano, jaká je ploidie tohoto potomstva? Účastní se přírodní triploidi v populacích C. amara meziploidního křížení, tzn. tvoří plodná semena, jaká je jejich ploidie a vznikají jedinci s podobnou ploidií i na sousedních di- a tetraploidních jedincích? Je evoluční role triploidů v populacích těchto dvou druhů odlišná?
Práce je rozdělena na dvě části. Náplní první části je sběr semen C. amara v terénu, a to konktrétně z triploidních mateřských rostlin a z mateřských rostlin ostatních ploidií v jejich bezprostředním okolí. Náplní druhé části je experimentální zpětné křížení triploidů z těchto populací (C. amara) a triploidů získaných umělým křížením diploidů s tetraploidy (A. arenosa) s diploidy a tetraploidy téhož druhu. Všechna semena budou následně vyklíčena a potomstvo změřeno pomocí průtokové cytometrie pro zjištění ploidie. U triploidních jedinců i di- a teraploidních kontrol bude také stanovena životaschopnost pylových zrn pomocí Alexandrova barvení. Tyto výsledky budou následně porovnány s daty z meziploidních (avšak triploidy nezahrnujících) křížení druhu A. arenosa z předchozích prací, mezi oběma druhy a také s daty u několika ostatních druhů, jež zahnovaly pokusná křížení triploidů.