Nutrient reserves may allow for genome size increase: evidence from comparison of geophytes and their sister non-geophytic relatives

VESELÝ, Pavel, Petr BUREŠ a Petr ŠMARDA. Nutrient reserves may allow for genome size increase: evidence from comparison of geophytes and their sister non-geophytic relatives. Annals of Botany. Academic Press, 2013, roč. 112, č. 6, s. 1193-1200. ISSN 0305-7364. Dostupné z: https://dx.doi.org/10.1093/aob/mct185.

Základní údaje

• Originální název: Nutrient reserves may allow for genome size increase: evidence from comparison of geophytes and their sister non-geophytic relatives
• Název česky: Zásoba živin může umožnit zvětšování genomů: srovnání geofytních a jejich sesterských negeofytních rostlin
• Autoři: VESELÝ, Pavel (203 Česká republika, garant, domácí), Petr BUREŠ (203 Česká republika, domácí) a Petr ŠMARDA (203 Česká republika, domácí).
• Vydání: Annals of Botany, Academic Press, 2013, 0305-7364.

Další údaje

• Originální jazyk: angličtina
• Typ výsledku: Článek v odborném periodiku
• Obor: 10600 1.6 Biological sciences
• Stát vydavatele: Velká Británie a Severní Irsko
• Utajení: není předmětem státního či obchodního tajemství
• WWW: URL
• Impakt faktor: Impact factor: 3.295
• Kód RIV: RIV/00216224:14310/13:00066439
• Organizační jednotka: Přírodovědecká fakulta
• Doi: http://dx.doi.org/10.1093/aob/mct185
• UT WoS: 000325152700022
• Klíčová slova česky: geofyt; průtoková cytometrie; velikost genomu
• Klíčová slova anglicky: geophyte; flow cytometry; genome size
• Štítky: AKR, rivok
• Příznaky: Mezinárodní význam, Recenzováno

Anotace

The genome size of an organism is determined by its capacity to tolerate genome expansion, given the species' life strategy and the limits of a particular environment, and the ability for retrotransposon suppression and/or removal. In some giant-genomed bulb geophytes, this tolerance is explained by their ability to pre-divide cells in the dormant stages or by the selective advantage of larger cells in the rapid growth of their fleshy body. In this study, a test shows that the tendency for genome size expansion is a more universal feature of geophytes, and is a subject in need of more general consideration. Differences in monoploid genome sizes were compared using standardized phylogenetically independent contrasts in 47 sister pairs of geophytic and non-geophytic taxa sampled across all the angiosperms. The genome sizes of 96 species were adopted from the literature and 53 species were newly measured using flow cytometry with propidium iodide staining. The geophytes showed increased genome sizes compared with their non-geophytic relatives, regardless of the storage organ type and regardless of whether or not vernal geophytes, polyploids or annuals were included in the analyses. The universal tendency of geophytes to possess a higher genome size suggests the presence of a universal mechanism allowing for genome expansion. It is assumed that this is primarily due to the nutrient and energetic independence of geophytes perhaps allowing continuous synthesis of DNA, which is known to proceed in the extreme cases of vernal geophytes even in dormant stages. This independence may also be assumed as a reason for allowing large genomes in some parasitic plants, as well as the nutrient limitation of small genomes of carnivorous plants.

Anotace česky

Velikost genomu organismu je dána jeho schopností tolerovat genomovou expanzi v konkrétních podmínkách jeho životní strategie, prostředí v němž se vyskytuje a jeho schopnosti kontrolovat proliferaci nebo odstraňování retrotransposonů. U některých cibulových/hlíznatých geofytů s obřími genomy lze tuto toleranci vysvětlit jejich schopností "předdělit" buňky budoucích orgánů v obdobích vegetačního klidu právě v podzemních orgánech nebo jako selektivní výhodu rychlé tvorby masitých orgánů v důsledku větší velikosti buněk. V této studii analýza prokázala, že tendence ke zvětšování genomu je zpravidla univerzální vlastností geofytů. Rozdíly ve velikosti monoploidního genomu byly studován pomocí standardizovaných fylogeneticky nezávislých kontrastů v 47 sesterských dvojic geofytních / negeofytních taxonů napříč fylogenezí krytosemenných rostlin . Velikost genomu 96 druhů bylo převzato z literatury a 53 druhů bylo nově měřeno pomocí průtokové cytometrie s barvením propidiumjodidem . Geofyty v analýze vykazovaly signifikantně zvýšenou velikost genomu ve srovnání s jejich negeofytními příbuznými, a to bez ohledu na typ zásobních orgánů nebo na to, zda šlo o jarní geofyty. Univerzální tendence geofytů mít větší genomy naznačuje přítomnost univerzálního mechanismu umožňujícího regulovat velikost genomu . Lze předpokládat, že je to způsobeno především živinovou a energetickou nezávislostí geofytů umožňující víceméně nepřerušenou syntézu DNA , která může v extrémních případech jarních geofytů probíhat i v dormantní fázi jejich sezónního cyklu. Tato živinová nezávislost je zřejmě hlavním důvodem přítomnosti velkých genomů jak u geofytů, tak u některých parazitických rostlin, a naopak malých genomů u některých rostlin masožravých.

Návaznosti

• GAP505/11/0881, projekt VaV: Název: Eko-geografická limitace velkých genomů u krytosemenných rostlin: role fosforu (Akronym: FosforGS)

Investor: Grantová agentura ČR, Eco-geographical limitation of large genomes in angiosperms:a role of phosphorus

• GAP506/10/1363, projekt VaV: Název: Fylogeneze subtribu Hieraciinae (Asteraceae) ? modelový příklad kontrastních evolučních strategií v blízce příbuzných liniích (Akronym: hierac)

Investor: Grantová agentura ČR, Fylogeneze subtribu Hieraciinae (Asteraceae) - modelový příklad kontrastních evolučních strategií v blízce příbuzných liniích

• GA13-29362S, projekt VaV: Název: Evoluce holocentrických chromosomů (Akronym: EvoHolo)

Investor: Grantová agentura ČR, Evoluce holocentrických chromosomů

• GD526/09/H025, projekt VaV: Název: Evolučně-ekologická analýza společenstev a populací

Investor: Grantová agentura ČR, Evolučně-ekologická analýza společenstev a populací