Universal relation between genome and stomatal size across tracheophytes and putative genome expansion during terrestrialization of plants

BUREŠ, Petr, Michaela BUREŠOVÁ, Petr ŠMARDA and Lucie HOROVÁ. Universal relation between genome and stomatal size across tracheophytes and putative genome expansion during terrestrialization of plants. In Analytická cytometrie 2011. 2011. ISBN 978-80-260-0676-3.

Basic information

• Original name: Universal relation between genome and stomatal size across tracheophytes and putative genome expansion during terrestrialization of plants
• Name in Czech: Univerzální vztah mezi velikostí genomu a průduchů napříč cévnatými rostlinami a pravděpodobná expanze velikosti genomu během přechodu rostlin z vody na souš
• Authors: BUREŠ, Petr (203 Czech Republic, guarantor, belonging to the institution), Michaela BUREŠOVÁ (203 Czech Republic, belonging to the institution), Petr ŠMARDA (203 Czech Republic, belonging to the institution) and Lucie HOROVÁ (203 Czech Republic, belonging to the institution).
• Edition: Analytická cytometrie 2011, 2011.

Other information

• Original language: English
• Type of outcome: Conference abstract
• Field of Study: 10600 1.6 Biological sciences
• Country of publisher: Czech Republic
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• RIV identification code: RIV/00216224:14310/11:00053562
• Organization unit: Faculty of Science
• ISBN: 978-80-260-0676-3
• Keywords (in Czech): jádroplazmový poměr; kapradiny; průduchy; rhyniofyty; svěrací buňky; velikost genomu; terestrializace
• Keywords in English: ferns; genome size; geophytes; guard cells; karyoplasmic ratio; rhyniophyta; stomata; terrestrialization
• Tags: International impact

Abstract

Relationship between DNA content and stomatal length was studied using flow cytometry in 126 species covering phylogeny of extant ferns (Monilophyta). Phylogenetic signal was detected for both studied parameters. Both correlation analysis and analysis of phylogenetically independent contrasts revealed that DNA content in ferns is positively correlated with stomatal length. Moreover, the arithmetic relation does not differ between monilophytes and flowering plants (p less than 0.05). Universal relation between genome and stomatal size across tracheophytes (= all land plants excluding bryophytes). The large stomata detected previously in fossil rhyniophytes (Horneophyton lignieri: 120–180 um, Aglaophyton major: 120–140 um, Rhynia gwynne-vaughanii: 90–100 um, or Nothia aphylla: 75–105 um) supports idea that CO2 rich ordovician atmosphere facilitated either polyploidization or retrotransposon proliferation in early land plants, which consequently promoted their terrestrialization.

Abstract (in Czech)

Studovali jsme vztah mezi obsahem DNA a délkou průduchů u recentních kapradin (Monilophyta), kde tento vztah nebyl nikdy testován. 126 druhů analyzovaných pomocí průtokové cytometrie reprezentativně pokrývá fylogenezi kapradin. Kapradiny vykazují vysokou variabilitu a fylogenetického signál v DNA obsahu, stejně jako v délce průduchů; průměrné hodnoty z těchto znaků jsou vyšší než u krytosemenných rostlin. Největší genomy byly zjištěny u eusporangiátních bazálních kapradin (Psilotaceae, Ophioglossaceae, Equisetaceae, nikoli v Marattiaceae). Mezi leptosporangiatními kapradinami největší genomy měli zástupci čel. Tectariaceae, zatímco nejmenší "vodní kapradiny" (Marsilleaceae a Salviniaceae). Jak korelační analýza, tak analýza fylogeneticky nezávislých kontrastů ukázaly, že obsah DNA kapradin pozitivně koreluje s délkou průduchů. Navíc aritmetický vztah (genom / délka průduchů) je shodný u kapradin i kvetoucích rostlin (p menší než 0,05). Toto zjištění naznačuje, že tento vztah je univerzální pro všechny cévnaté rostliny (= všechny suchozemské rostliny bez mechorostů) a evoluce genomů rostlin by mohla být studována pomocí měření průduchů u fosílií.Velikosti průduchů fosilních rhyniofytů, např. Horneophyton lignieri (120 až 180 um), Aglaophyton major (120 až 140 um), Rhynia gwynne-vaughanii (90-100 um), nebo Nothia aphylla (75 - 105 um) jsou větší než u recentních krytosemenných či kapradin, což podporuje domněnku, že CO2 bohatá ordovická atmosféra umožnila genomovou expanzi, jež mohla významně spolupůsobit při adaptivních změnách při přechodu rostlin z vody na souš.

Links

• LC06073, research and development project: Name: Centrum pro výzkum biodiverzity

Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, Biodiversity Research Center

• MSM0021622416, plan (intention): Name: Diverzita biotických společenstev a populací: kauzální analýza variability v prostoru a čase

Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, Diversity of Biotic Communities and Populations: Causal Analysis of variation in space and time