J 2013

Evolution of genome size in Carex (Cyperaceae) in relation to chromosome number and genomic base composition

LIPNEROVÁ, Ivana, Petr BUREŠ, Lucie HOROVÁ a Petr ŠMARDA

Základní údaje

Originální název

Evolution of genome size in Carex (Cyperaceae) in relation to chromosome number and genomic base composition

Název česky

Evoluce velikosti genomu v rodu Carex (Cyperaceae) ve vztahu k počtu chromosomů a genomickému poměru bází

Autoři

LIPNEROVÁ, Ivana (203 Česká republika, domácí), Petr BUREŠ (203 Česká republika, garant, domácí), Lucie HOROVÁ (203 Česká republika, domácí) a Petr ŠMARDA (203 Česká republika, domácí)

Vydání

Annals of Botany, Oxford, Oxford University Press, 2013, 0305-7364

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10611 Plant sciences, botany

Stát vydavatele

Velká Británie a Severní Irsko

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 3.295

Kód RIV

RIV/00216224:14310/13:00065971

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

DOI

UT WoS

000312653000007

Klíčová slova česky

Agmatoploidie; AT/GC poměr; chromosomální fúze a fragmentace; chromosomové počty; obsah DNA; průtoková cytometrie; GC obsah; karyotyp; fylogeneze; polyploidie; symploidie

Klíčová slova anglicky

Agmatoploidy; AT/GC ratio; chromosomal fusion and fission; chromosome numbers; DNA content; flow cytometry; GC content; karyotype; phylogeny; polyploidy; symploidy

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 13. 3. 2018 10:35, prof. RNDr. Petr Bureš, Ph.D.

Anotace

ORIG CZ

V originále

The genus Carex exhibits karyological peculiarities related to holocentrism, specifically extremely broad and almost continual variation in chromosome number. However, the effect of these peculiarities on the evolution of the genome (genome size, base composition) remains unknown. While in monocentrics, determining the arithmetic relationship between the chromosome numbers of related species is usually sufficient for the detection of particular modes of karyotype evolution (i.e. polyploidy and dysploidy), in holocentrics where chromosomal fission and fusion occur such detection requires knowledge of the DNA content. The genome size and GC content were estimated in 157 taxa using flow cytometry. The exact chromosome numbers were known for 96 measured samples and were taken from the available literature for other taxa. All relationships were tested in a phylogenetic framework using the ITS tree of 105 species. The 1C genome size varied between 0.24 and 1.64 pg in Carex secalina and C. cuspidata, respectively. The genomic GC content varied from 34.8 % to 40.6 % from C. secalina to C. firma. Both genomic parameters were positively correlated. Seven polyploid and two potentially polyploid taxa were detected in the core Carex clade. A strong negative correlation between genome size and chromosome number was documented in non-polyploid taxa. Non-polyploid taxa of the core Carex clade exhibited a higher rate of genome-size evolution compared with the Vignea clade. Three dioecious taxa exhibited larger genomes, larger chromosomes, and a higher GC content than their hermaphrodite relatives. Genomes of Carex are relatively small and very GC-poor compared with other angiosperms. We conclude that the evolution of genome and karyotype in Carex is promoted by frequent chromosomal fissions/fusions, rare polyploidy and common repetitive DNA proliferation/removal.

Česky

Rod Carex vykazuje karyologické zvláštnosti související s holocentrickou povahou jeho chromosomů, především široký kontinuální rozsah počtu chromozomů v rámci rodu. Vliv těchto zvláštností na evoluci genomu (velikost genomu, AT/GC složení) není znám. Zatímco u druhů s monocentrickými chromosomy se detekce polyploie opírá o aritmetický vztah mezi počty chromosomů příbuzných druhů, u druhů s holocentrickými chromosomy, kde chromozomální štěpení nebo fúze jsou časté, musí se detekce polyploidie opírat i o měření jaderného obsahu DNA. K tomuto měření a ke stanovení genomického poměru bází jsme v naší studii využili průtokovou cytometrii, kombinované s daty o počtech chromosomů. Všechny vztahy mezi sledovanými parametry byly testovány fylogeneticky. Velikost genomu 1C se pohybovala mezi 0,24 a 1,64 pg (mezi Carex secalina a C. cuspidata). Genomický GC obsah se sahal od 34,8% do 40,6% (od C. secalina po C. firma). Oba tyto genomické parametry byly pozitivně korelovány. Sedm polyploidních a dva potenciálně polyploidní taxony byly zjištěny v kladu Carex. Silná negativní korelace mezi velikostí genomu a počtem chromosomů byl detekována u nepolyploidních taxonů. Nepolyploidní taxony kladu Carex mají větší velikost genomu taxony kladu Vignea. Tři dvoudomé taxony mají výrazně větší genomy, větší chromozomy, a vyšší GC obsah než jejich příbuzné hermafroditní taxony. Genomy ostřic jsou poměrně malé a velmi GC-chudé ve srovnání s jinými krytosemennými rostlinami. Vývoj genomu a karyotypu v ostřic probíhá pod vlivem četných chromozomálních štěpení/fúzí, vzácné polyploidie a časté opakující se proliferace/úbytku repetitivní DNA.

Návaznosti

GAP506/11/0890, projekt VaV
Název: Evoluce kompozice DNA bazí u vyšších rostlin (Akronym: GCobsah)
Investor: Grantová agentura ČR, Evolution of base composition in land plants
GA206/09/1405, projekt VaV
Název: Evoluce karyotypu a velikosti genomu v čeledi Cyperaceae
Investor: Grantová agentura ČR, Evoluce karyotypu a velikosti genomu v čeledi Cyperaceae
GP206/08/P222, projekt VaV
Název: Evoluce GC obsahu a genomu trav
Investor: Grantová agentura ČR, Evoluce GC obsahu a genomu trav
LC06073, projekt VaV
Název: Centrum pro výzkum biodiverzity
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Centrum pro výzkum biodiverzity
MSM0021622416, záměr
Název: Diverzita biotických společenstev a populací: kauzální analýza variability v prostoru a čase
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Diverzita biotických společenstev: kauzální analýza variability v prostoru a čase