Molekulárně taxonomická a morfologická studie rodu Lemanea (Rhodophyta) v České republice

RNDr. Pavel Kučera, Ph.D.

Doctoral thesis

Molecular taxonomic and morfological study of the genus Lemanea (Rhodophyta) in the Czech Republic

Abstract:

Tradiční systém ruduch řadí všechny sladkovodní zástupce s monoaxiální pseudoparenchymatickou stélkou do rodu Lemanea. Odlišeny byly dva podrody: Lemanea a Paralemanea. V současnosti došlo k povýšení těchto podrodů na rodovou úroveň, což je zcela oprávněně uznáváno. Na druhé straně získání dalších dat z přírodních populace ukazuje, že ne všechny determinační znaky tradičně používané pro determinaci do druhové úrovně jsou správně používány pro rozlišení druhů. Disertační práce přináší výsledky výzkumného projektu, jehož úkolem bylo zjistit více informací o morfologické variabilitě rodu Lemanea v České republice. Ze čtyř pozorovaných druhů jsou Lemanea fluviatilis a L. torulosa dobře definovatelnými druhy. Rozdíly mezi druhy Paralemanea annulata a P. catenata nebyly nalezeny. Přehled taxonů a determinační klíč jsou přiloženy. Hlavním úkolem molekulárně systematické části práce byla izolace genu 18S rDNA z přírodních populací v České republice a konstrukce fylogenetického stromu. Výsledky ukazují čeleď Lemaneaceae jako monofyletickou skupinu mezi ostatními zástupci oddělení Rhodophyta a potvrzují rozdíl mezi rody Lemanea a Paralemanea, což dokazují vysoké hodnoty bootstrap analýzy. Na druhé straně nebyly zjištěny rozdíly na druhové úrovni. Výsledky se shodují s morfologickým výzkumem druhů rodu Paralemanea, zatímco druhy Lemanea fluviatilis a L. torulosa se zdají být morfologicky dobře definované druhy. Hodnoceny byly kvantitativní změny ve výskytu druhu Audouinella pygmaea (Rhodophyta) jako epifyta na stélkách druhu P. catenata. Obecně je vývoj epifytické formy determinován střední hloubkou a vyšší rychlostí proudění vody. Výsledky dokazují význam turbulentního proudění pro rozvoj epifytické formy. Rychlost rozvoje je determinována intenzitou slunečního záření během sezóny. Teplota a denní intenzita a délka slunečního záření jsou limitujícím faktorem na jaře. Podélné řezy stélkami druhu P. catenata byly zhotoveny pomocí techniky mrazového řezání na mikrotomu. Na stélkách byly determinovány epifytické sinice Xenococcus kerneri a Chamaesiphon minutus.

Abstract:

The traditional system of Rhodophyta joins all freshwater representatives of red algae with uniaxial cartilagineous and pseudoparenchymatous thalli to the same genus Lemanea. Two subgenera of this wide genus were distinguished, Lemanea and Paralemanea. The recently proposed elevation of these subgenera to generic level seems to be fully justified and appears to be generally accepted. On the other hand the growing extent of data from natural Lemanea populations shows that not all diacritical features traditionally applied on species level allow a fully reliable distinguishing of species. This dissertation brings results of a research project aimed at expanding the knowledge of morphological variability of Lemanea in the Czech Republic. From the 4 observed species Lemanea fluviatilis and L. torulosa appear to be a well-defined species, whereas no clear differences between Paralemanea annulata and P. catenata were found. A survey of taxa and a determination key are attached. The main aim of the molecular systematic part of the work was isolation of 18S rDNA gene sequences from the nature populations in the Czech Republic and construct the phylogenetic hypothesis. The results show Lemaneaceae as a monophyletic group among the other rhodophytes and confirmed the clear difference between Lemanea and Paralemanea with high bootstrap values. On the other hand no differences at the species level were found. The results correspond with morphological investigation of Paralemanea species, whereas Lemanea fluviatilis and L. torulosa appear to be morphologically well-defined species. The quantitative changes in the occurence of Audouinella pygmaea (Rhodophyta) as epiphyte on the thalli of P. catenata were evaluated. In general, medium depth and higher flow velocity, which interact, favor the development of the epiphyte. The results show the importace of turbulent flow for development of the epiphytic form. Season determines the speed of development by light energy support. Temperature and daily light intensity and duration are probably the limiting factors in spring. The longitudinal sections of the thalli of P. catenata were made with help of Cryo Cut Microtome techniques. The epiphytic cyanophytes Xenococcus kerneri and Chamaesiphon minutus were recognized on the cortex of the thalli.

Keywords

ruduchy, Lemaneaceae, Lemanea, Paralemanea, morfologie, molekulární systematika, epifyty

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 5. 2006

Thesis defence

• Date of defence: 2. 5. 2006
• Supervisor: RNDr. Petr Marvan, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology / Botany