Pollen viability and natural hybridization of Central European species of Cirsium

BUREŠ, Petr, Petr ŠMARDA, Olga ROTREKLOVÁ, Michal OBERREITER, Michaela BUREŠOVÁ, Jiří KONEČNÝ, Aleš KNOLL, Karel FAJMON a Jakub ŠMERDA. Pollen viability and natural hybridization of Central European species of Cirsium. Preslia. Praha: Česká botanická společnost při AV ČR, roč. 82, č. 4, s. 391-422, 31 s. ISSN 0032-7786. 2010.

Základní údaje

• Originální název: Pollen viability and natural hybridization of Central European species of Cirsium
• Název česky: Pylová viabilita a přirozená hybridizace středoevropských pcháčů (Cirsium)
• Autoři: BUREŠ, Petr (203 Česká republika, garant, domácí), Petr ŠMARDA (203 Česká republika, domácí), Olga ROTREKLOVÁ (203 Česká republika, domácí), Michal OBERREITER (203 Česká republika, domácí), Michaela BUREŠOVÁ (203 Česká republika, domácí), Jiří KONEČNÝ (203 Česká republika), Aleš KNOLL (203 Česká republika, domácí), Karel FAJMON (203 Česká republika, domácí) a Jakub ŠMERDA (203 Česká republika, domácí).
• Vydání: Preslia, Praha, Česká botanická společnost při AV ČR, 2010, 0032-7786.

Další údaje

• Originální jazyk: angličtina
• Typ výsledku: Článek v odborném periodiku
• Obor: 10600 1.6 Biological sciences
• Stát vydavatele: Česká republika
• Utajení: není předmětem státního či obchodního tajemství
• WWW: URL
• Impakt faktor: Impact factor: 2.792
• Kód RIV: RIV/00216224:14310/10:00044962
• Organizační jednotka: Přírodovědecká fakulta
• UT WoS: 000284449700002
• Klíčová slova česky: AFLP; genetic distance; gynodioecy; homoploid hybrids; inbreeding depression; introgression; prezygotic barrier; postzygotic barrier; reinforcement; reproductive isolation; species promiscuity; Wallace effect
• Klíčová slova anglicky: AFLP; genetická vzdálenost; gynodioecie; homoploidní hybridizace; inbrední deprese; introgrese; prezygotická bariéra; postzygotická bariéra; reinforcement; reproduktivní izolace; druhová promiskuita; Wallaceův efekt
• Příznaky: Mezinárodní význam, Recenzováno

Anotace

All hermaphrodite plants of the Cirsium hybrids had viable pollen, generally lower than found in pure species. The pollen viability of a hybrid generally decreased with increasing genetic distance between the parents and when the parental species had lower pollen viability. The pollen viability was decreased in frequently hybridizing species where occasionally individuals of pure species morphology may show decreased pollen viability. In populations of gynodioecious species where females co-occurred, pollen viability (in hermaphrodites) was lower, indicating inbreeding depression. Hybrids between sympatric species exhibited higher post-pollination isolation (decrease of pollen viability), which suggests that the reproductive isolation had been increased by natural selection (effect similar to the Wallace effect). The strength of the postzygotic barrier (based on pollen viability) was generally stronger than that of the prezygotic barrier (based on distribution overlap) in hybridizing species pairs.

Anotace česky

Zkoumali jsme životaschopnost pylu 13 druhů a 16 spontánních hybridů rodu Cirsium ve střední Evropě. Srovnávací analýza zahrnovala celkem656 363 pylových zrn, reprezentujících 2878 květů z 646 rostlin sbíraných ve 163 populacích (Electronic Appendix 1). Ve srovnání s druhy, které měly životaschopnost (viabilitu) pylu často téměř stoprocentní, měli hybridi viabilitu rozprostřenou od 10 do 100%. V rámci druhů byli vzácně zjištěni jedinci morfologicky nehybridní, avšak se sníženou viabilitou, a to častěji na lokalitách, kde se nacházeli také skuteční hybridi. To může potvrzovat probíhající introgresi, kterou naznačuje i bimodalita v rozložení viability u nejvíce vzorkovaných hybridů. Často hybridizující druhy měly viabilitu nižší než druhy hybridizující vzácně. Pylová viabilita hybridů korelovala negativně s genetickou vzdáleností rodičovských druhů, což je zdánlivě samozřejmé, avšak, jak dokládají recentní výzkumy, u rostlin to zdaleka vždy neplatí na rozdíl od živočichů, kde viabilita gamet hybrida takový trend zpravidla sleduje. Kříženci druhů, jejichž areály se více překrývaly, vykazovali nižší viabilitu pylu, což může znamenat, že postzygotická bariéra, daná sníženou viabilitou pylu, se vyvinula až poté, co se původně alopatrické druhy znovu setkaly. Tento jev poněkud připomíná evolučními biology často diskutovanýWallaceův effect, který je však založen na druhotném zesílení prezygotických bariér u sympatrických (populací různých) druhů. Jelikož jsme v populacích gynodioecických pcháčů, kde se vyskytovaly samičí rostliny, zaznamenali nižší viabilitu, považujeme ji za indikátor inbrední deprese, jež je faktorem udržujícím samičí rostliny v populacích gynodioecických druhů spolu s hermafrodity. Abychom mohli srovnávat frekvenci hybridů v přírodě, dělili jsme u každého hybrida počet jeho herbářově doložených lokalit z ČR překryvem rozšíření jeho rodičovských druhů, kterým byl součet 99 součinů počtů lokalit jeho rodičovských druhů v jednotlivých okresech fytogeografického členění ČR. Při stanovení geografické izolace jsme srovnávali skutečný překryv dané dvojice druhů s jejich hypotetickým překryvem, předpokládajícím homogenní hustotu jejich lokalit v rámci ČR, při které na každou lokalitu daného druhu připadá v rámci celé ČR stejná průměrná plocha (tj. plocha ČR dělená počtem jeho lokalit); tím je dán i počet lokalit na každý fytochorion (= plocha fytochorionu dělená průměrnou plochou daného druhu v rámci ČR). Z těchto počtů lokalit při homogenizovaném rozšíření spočteme hypotetický překryv pro příslušné druhové páry výše popsaným způsobem a podělíme jím překryv skutečný, čímž získáme míru vzájemné geografické izolace. Podobně by bylo možné kvantifikovat podobnost rozšíření jakýchkoli dvou druhů, pro něž máme data o počtech lokalit ve fytochorionech k dispozici, a získat tak např. cestu k objektivnímu vymezení regionálních fytochorotypů. Při uvážlivém postupu by k takovým analýzám bylo možno použít dokonce transformovaná semikvantitativní data, která poskytuje pro většinu druhů v odstavci Rozšíření v ČR Květena České republiky.

Návaznosti

• 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

• GA206/07/0859, projekt VaV: Název: Eko-geografická a genetická limitace intenzity přirozené mezidruhové hybridizace

Investor: Grantová agentura ČR, Eko-geografická a genetická limitace intenzity přirozené mezidruhové hybridizace

• 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