2020
Environmental pressures on stomatal size may drive plant genome size evolution: evidence from a natural experiment with Cape geophytes
VESELÝ, Pavel, Petr ŠMARDA, Petr BUREŠ, Charles, C. STIRTON, Muthama MUASYA et. al.Základní údaje
Originální název
Environmental pressures on stomatal size may drive plant genome size evolution: evidence from a natural experiment with Cape geophytes
Název česky
Evoluce velikosti rostlinného genomu může být ovlivněna tlakem prostředí na velikost průduchů: důkazy z přírodního experimentu s kapskými geofyty
Autoři
VESELÝ, Pavel (203 Česká republika, domácí), Petr ŠMARDA (203 Česká republika, garant, domácí), Petr BUREŠ (203 Česká republika, domácí), Charles, C. STIRTON (710 Jižní Afrika), Muthama MUASYA (710 Jižní Afrika), Ladislav MUCINA (36 Austrálie), Lucie HOROVÁ (203 Česká republika, domácí), Kristýna VESELÁ (203 Česká republika, domácí), Alexandra ŠILEROVÁ (203 Česká republika, domácí), Jakub ŠMERDA (203 Česká republika, domácí) a Ondřej KNÁPEK (203 Česká republika, domácí)
Vydání
Annals of Botany, Academic Press, 2020, 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: 4.357
Kód RIV
RIV/00216224:14310/20:00114412
Organizační jednotka
Přírodovědecká fakulta
UT WoS
000561731700011
Klíčová slova česky
Kapský floristický region; oxid uhličitý; průtoková cytometrie; fosilní rostliny; vývoj velikosti genomu; geofyt; paleoklima; Jižní Afrika; velikost průduchů
Klíčová slova anglicky
Cape Floristic Region; carbon dioxide; flow cytometry; fossil plants; genome size evolution; geophyte; paleoclimate; South Africa; stomatal size
Štítky
Příznaky
Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 29. 4. 2021 12:17, Mgr. Marie Šípková, DiS.
V originále
Background and Aims: The idea that genome (size) evolution in eukaryotes could be driven by environmental factors is still vigorously debated. In extant plants, genome size correlates positively with stomatal size, leading to the idea that conditions enabling the existence of large stomata in fossil plants also supported growth of their genome size. We test this inductive assumption in drought-adapted, prostrate-leaved Cape (South Africa) geophytes where, compared with their upright-leaved geophytic ancestors, stomata develop in a favourably humid microclimate formed underneath their leaves. Methods: Stomatal parameters (leaf cuticle imprints) and genome size (flow cytometry) were measured in 16 closely related geophytic species pairs from seven plant families. In each pair, representing a different genus, we contrasted a prostrate-leaved species with its upright-leaved phylogenetic relative, the latter whose stomata are exposed to the ambient arid climate. Key Results: Except for one, all prostrate-leaves species had larger stomata, and in 13 of 16 pairs they also had larger genomes than their upright-leaved relatives. Stomatal density and theoretical maximum conductance were less in prostrate-leaved species with small guard cells (<1 pL) but showed no systematic difference in species pairs with larger guard cells (>1 pL). Giant stomata were observed in the prostrate-leaved Satyrium bicorne (89–137 µm long), despite its relatively small genome (2C = 9 Gbp). Conclusions: Our results imply that climate, through selection on stomatal size, might be able to drive genome size evolution in plants. The data support the idea that plants from ‘greenhouse’ geological periods with large stomata might have generally had larger genome sizes when compared with extant plants, though this might not have been solely due to higher atmospheric CO2 in these periods but could also have been due to humid conditions prevailing at fossil deposit sites.
Česky
Dosavadní stav a cíle: Myšlenka, že evoluce velikosti genomu u eukaryot může být ovlivňována faktory prostředí, je stále intenzivně diskutována. U dnešních rostlin koreluje velikost genomu pozitivně s velikostí průduchů, což vede k myšlence, že podmínky umožňující existenci velkých průduchů u fosilních rostlin také podporovaly růst jejich velikosti genomu. Testujeme tento induktivní předpoklad u geofytů s přitisklými v Kapsku (Jižní Afrika), kde se ve srovnání s jejich geofytickými předky se vzpřímenými listy vyvíjejí stomata v příznivě vlhkém mikroklimatu vytvořeném pod jejich listy. Metody: Stomatální parametry (otisky kutikuly listů) a velikost genomu (průtoková cytometrie) byly měřeny u 16 blízce příbuzných párů geofytických druhů ze sedmi rostlinných čeledí. U každého páru, představujícího jiný rod, jsme porovnali druh s listy k zemi přitisklými s jeho fylogenetickým příbuzným s listy vzpřímenými, jehož průduchy jsou vystaveny okolnímu suchému podnebí. Klíčové výsledky: Až na jeden, všechny druhy s přitisklými listy měly větší průduchy a u 13 ze 16 párů měly také větší genomy než jejich příbuzní se vzpřímenými listy. Stomatální hustota a teoretická maximální vodivost byly nižší u druhů s listnatými listy s malými svěracími buňkami (<1 pL), ale nevykazovaly žádný systematický rozdíl v párech druhů s většími svěracími buňkami (> 1 pL). Obří průduchy byly pozorovány u Satyrium bicorne (89–137 µm dlouhé), a to navzdory relativně malému genomu (2C = 9 Gbp). Závěry: Naše výsledky naznačují, že klima prostřednictvím selekce velikosti stomat může být schopné ovlivňovat evoluci velikosti genomu v rostlinách. Data podporují myšlenku, že rostliny ze „skleníkových“ geologických období s velkými průduchy mohly mít obecně větší velikosti genomu ve srovnání s dnešními rostlinami, i když to nemusí být způsobeno pouze vyšším atmosférickým CO2 v těchto obdobích, ale mohlo to být také do vlhkých stanovištních podmínek převládajících na místech fosilizace.
Návaznosti
| GAP505/11/0881, projekt VaV |
| ||
| GA14-30313S, projekt VaV |
| ||
| GA19-18545S, projekt VaV |
|