The Evolution of Genome Size and Base Composition in Cyperid Clade

BUREŠ, Petr, Abraham Muthama MUASYA, Ivana LIPNEROVÁ, František ZEDEK, Kenneth BAUTERS, Petr ŠMARDA, Jan-Adriaan VILJOEN, Maria Socorro GONZALEZ ELIZONDO, Russell BARRETT, Paul GOETGHEBEUR, Jeremy BRUHL, Geottrey MWACHALA, Christina PRYCHID, Zdena HROUDOVÁ, Wayt THOMAS and Karen WILSON. The Evolution of Genome Size and Base Composition in Cyperid Clade. In Monocots V: 5th International Conference on Comparative Biology of Monocotyledons. 2013.

Basic information

• Original name: The Evolution of Genome Size and Base Composition in Cyperid Clade
• Name in Czech: Evoluce vellikosti genomu a genomového složení bází v Cyperidním kladu
• Authors: BUREŠ, Petr, Abraham Muthama MUASYA, Ivana LIPNEROVÁ, František ZEDEK, Kenneth BAUTERS, Petr ŠMARDA, Jan-Adriaan VILJOEN, Maria Socorro GONZALEZ ELIZONDO, Russell BARRETT, Paul GOETGHEBEUR, Jeremy BRUHL, Geottrey MWACHALA, Christina PRYCHID, Zdena HROUDOVÁ, Wayt THOMAS and Karen WILSON.
• Edition: Monocots V: 5th International Conference on Comparative Biology of Monocotyledons, 2013.

Other information

• Original language: English
• Type of outcome: Requested lectures
• Field of Study: 10600 1.6 Biological sciences
• Country of publisher: United States of America
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• Organization unit: Faculty of Science
• Keywords (in Czech): Cyperaceae; Juncaceae; Thurniaceae; velikost genomu; evoluce
• Keywords in English: Cyperaceae; Juncaceae; Thurniaceae; genome size; evolution

Abstract

Using flow cytometry, we analyzed genome size (2C, nuclear DNA amount) and genomic base composition (GC content) in more than 600 taxa of Cyperaceae + Juncaceae + Thurniaceae covering representatively all main lineages of this Cyperid clade. Compared to representatives of the other 13 families in Poales, the evolution of the holokinetic chromosome structure in the Cyperid clade is associated with substantial decrease in genome size and with a shift in genomic base composition to lower GC content. Only in the lineages of Eleocharis, Tetraria and Schoenus, did genome size increase. Generally, higher divergence in genome size has evolved in non-tropical genera and widely distributed species had smaller genomes. In some genera, reduction in chromosome number was associated with increased genome size. This is consistent with the model of holokinetic drive (see abstract of Zedek and Bures) which also explains the extreme variation in chromosome size at a relatively fine phylogenetic scale in Cyperaceae.

Abstract (in Czech)

Pomocí průtokové cytometrie jsme analyzovali velikost genomu (2C , jaderný obsah DNA) a genomické složení bází (obsah GC) ve více než 600 taxonů čeledí Cyperaceae, Juncaceae a Thurniaceae pokrývající reprezentativně všechny hlavní vývojové linie Cyperidního kladu . Ze srovnání se zástupci ostatních 13 monocentrických čeledí kladu Poales vyplývá, že vývoj holokinetické chromozomální struktury v Cyperidním kladu je spojený s výrazným poklesem velikosti genomu a také s poklesem v genomovém zastoupení GC bází. Pouze v rámci rodů Eleocharis, Tetraria a Schoenus, byl zaznamenán výrazný nárůst velikosti genomu. Obecně platí, že vyšší rozdíly ve velikosti genomu se vyvinuly v rodech rozšířených mimo tropické oblasti a také, že široce rozšířené druhy mají menší genomy než druhy s malými areály. V některých rodech bylo snížení počtu chromosomů spojeno se zvýšením velikosti genomu. To je v souladu s modelem holokinetického tahu (popsaného Zedkem a Burešem), který vysvětluje extrémní rozdíly ve velikosti chromozómů mezi druhy na relativně jemné fylogenetické škále.