Cirsium ×sudae: a new interspecific hybrid between rare Alpine thistles

MICHÁLKOVÁ, Ester, Jakub ŠMERDA, Aleš KNOLL and Petr BUREŠ. Cirsium ×sudae: a new interspecific hybrid between rare Alpine thistles. Preslia. Česká botanická společnost, 2018, vol. 90, No 4, p. 347-365. ISSN 0032-7786. Available from: https://dx.doi.org/10.23855/preslia.2018.347.

Basic information

• Original name: Cirsium ×sudae: a new interspecific hybrid between rare Alpine thistles
• Name in Czech: Cirsium ×sudae – nový mezidruhový kříženec vzácných alpských pcháčů
• Authors: MICHÁLKOVÁ, Ester (203 Czech Republic, belonging to the institution), Jakub ŠMERDA (203 Czech Republic, belonging to the institution), Aleš KNOLL (203 Czech Republic, belonging to the institution) and Petr BUREŠ (203 Czech Republic, guarantor, belonging to the institution).
• Edition: Preslia, Česká botanická společnost, 2018, 0032-7786.

Other information

• Original language: English
• Type of outcome: Article in a journal
• Field of Study: 10611 Plant sciences, botany
• Country of publisher: Czech Republic
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• WWW: URL
• Impact factor: Impact factor: 3.071
• RIV identification code: RIV/00216224:14310/18:00101445
• Organization unit: Faculty of Science
• Doi: http://dx.doi.org/10.23855/preslia.2018.347
• UT WoS: 000454142100001
• Keywords (in Czech): AFLP; Alpy; Asteraceae; Compositae; Carduoidae; Cynareae; průtoková cytometrie; velikost genomu; homoploidní hybridizace; mezidruhová hybridizace; pcháč
• Keywords in English: AFLP; Alps; Asteraceae; Compositae; Carduoidae; Cynareae; flow cytometry; genome size; homoploid hybridization; interspecific hybridization; thistle
• Tags: International impact, Reviewed

Abstract

In this study we describe a new nothospecies, Cirsium ×sudae Michálková et Bureš, a homoploid hybrid between two rare Alpine species, C. carniolicum and C. greimleri. Hybrid status was confirmed for four morphologically intermediate individuals, found in the Ennstal Alps, Austria (three of them were F1 hybrids and one a backcross with C. carniolicum).We used amplified fragment length polymorphism (AFLP) to confirm affiliation to the parental species and exclude the potential contribution of other sympatric species. In addition, we used flow cytometry to confirm the diploid status of this hybrid. The newly assessed genome size of this hybrid is 2C = 1.99±0.03 pg, and for C. carniolicum 2C = 2.03±0.04 pg.

Abstract (in Czech)

Na základě morfologické, cytometrické a genetické (AFLP = polymorfismus délky amplifikovaných fragmentů) analýzy jsme identifikovali a popsali hybrida Cirsium ×sudae (C. carniolicum × C. greimleri). Tento hybrid, který dosud neměl dvouslovné jméno, byl předtím nalezen jen jednou v pásmu jižních vápencových Alp při rakousko-slovinské hranici v Karavankách, kde se oba velmi vzácné rodičovské druhy dostávají ojediněle do kontaktu. Jedinou další takovou oblastí jsou patrně Ennstalské Alpy, ležící v pásmu severních vápencových Alp. Právě zde poblíž osady Kölblwirt jsme nalezli čtyři jedince vykazující intermediární habitus. Podrobnější rozbor morfologických znaků ani analýza velikosti genomu pomocí průtokové cytometrie hybridní status těchto jedinců nevyvrátily. U často hybridizujících pcháčů je nicméně vždy namístě určitá opatrnost, protože „hybridní“ nažkymohou být, např. díky chmýru, transportovány i poměrně daleko od místa svého vzniku. Abychom bezpečně identifikovali původ hybridních rostlin, rozhodli jsme se pomocí AFLP analyzovat nejen oba potenciální rodičovské druhy a s nimi spolu na lokalitě rostoucí C. erisithales, ale i všechny další druhy pcháčů, rostoucí v rakouské části východních Alp: C. acaulon, C. arvense, C. eriophorum, C. heterophyllum, C. oleraceum, C. palustre, C. pannonicum, C. rivulare, C. spinosissimum a C. vulgare. Analýza STRUCTURE předpokládaný původ hybridů potvrdila a vizualizace pomocí sítě NeighborNet navíc ukázala, že jsou nejpříbuznější právě s jedinci C. carniolicum a C. greimleri pocházejícími z lokality u Kölblwirt, takže vznikly zde a ne transportem „hybridních“ nažek odjinud. V jediné rostlině (klonu) C. greimleri na této lokalitě byla pomocí STRUCTURE odhalena mírná introgrese C. erisithales. U hybridů byla však příslušnost k C. erisithales prakticky zanedbatelná. Tato skutečnost má dvě alternativní vysvětlení: buď (i) byly gamety rodičovského mírně geneticky erodovaného C. greimleri náhodnou meiotickou segregací homeologních chromozomů „vyčištěny“ od alel C. erisithales, nebo (ii) jsou jak hybridi, tak i v rámci lokality jediné, mírně geneticky erodované, C. greimleri potomky téhož jedince – čistého C. greimleri – který na lokalitě vyhynul. Geneticky jsou tedy jedinci C. ×sudae kříženci mezi C. carniolicum a C. greimleri a ne trojnásobní hybridi. Nejnápadnějšími znaky tohoto nového hybrida jsou velké, mělce laločnaté listy s měkkými ostny a široce vejčitou čepelí u nejspodnějších z nich (jako u obou rodičů) a také jeho růžově bílé květy (intermediární mezi oběma rodiči). Přechodnými jsou ve srovnání s rodiči také řídce pavučinaté až vlnité odění stonku pod terminálním úborem hybrida a délka ostnů laterárních laloků jeho horních listů (1.2–10.0 mm). Řídce štetinatým až chlupatým oděním svrchní strany listů a terminálními ostny zákrovních listenů je však hybrid bližší C. carniolicum, řídce pavučinatou spodní stranou listů a lysými zákrovními listeny naopak C. greimleri. Délkou koruny nebo chmýru je hybrid robustnější než oba rodiče, což může svědčit o heterózním efektu.

Links

• GA14-30313S, research and development project: Name: Vliv prostředí na evoluci genomové architektury rostlin v lokálním a regionálním měřítku

Investor: Czech Science Foundation

• GB14-36079G, research and development project: Name: Centrum analýzy a syntézy rostlinné diverzity (PLADIAS) (Acronym: PLADIAS)

Investor: Czech Science Foundation