Rod Lophophora J. M. Coult. II. Fylogeneze rodu a molekulární charakterizace druhů

Bc. Barbora SASÁKOVÁ

Master's thesis

Genus Lophophora J. M. Coult. / II. Phylogeny and molecular characterisation of the species of the genus

Abstract:

Rod Lophophora je druhově nepočetný rod nenápadných kulovitých bezostných kaktusů s areálem sahajícím od jižního Texasu (USA) až po stát Querétaro (Mexiko). V současné době se rod dělí na dvě sekce. V sekci Diffusae se rozlišují čtyři druhy L. alberto-vojtechii, L. diffusa, L. fricii, L. koehresii. Do sekce Lophophora se řadí jeden polymorfní druh L. williamsii. Takovéto systematické členění rodu je ale povětšinou ignorováno odbornou veřejností a v odborné literatuře se lze setkat s názory, že rod obsahuje jenom dva druhy, jižní typ L. diffusa a severní typ L. williamsii. Z důvodů nejasného rozlišení a pojetí taxonů v rámci rodu jsem se v mé diplomové práci zabývala touto problematikou z pohledu molekulární biosystematiky. Cílem práce bylo najít polymorfní genetické markery a aplikovat je na studium vymezení druhů a genetické variability 208 jedinců rodu Lophophora. Původ poskytnutých vzorků rovnoměrně pokryl areál rozšíření rodu a širokou škálu rozeznávaných morfologických a růstových forem. Po předběžné selekci genetických markerů byl vybrán jeden úsek jaderné (ITS) a dva úseky chloroplastové DNA (trnT-trnL, trnL-trnF). Po spojení identifikovaných haplotypových a ribotypových linií bylo celkově rozeznáno deset genetických linií. Čtyři linie byly charakteristické pro taxony L. alberto-vojtechii, L. diffusa, L. fricii, L. koehresii. Zbylých šest linií bylo pozorováno pro vzorky taxonu L. williamsii. I přes nízkou variabilitu vybraných molekulárních markerů a skutečnost, že zkoumané taxony jsou si velice blízce příbuzné, výsledky sekvenování jednoznačně podporují rozlišení taxonů L. diffusa, L. koehresii a L. alberto-vojtechii jako samostatných druhů. Lophophora fricii je pravděpodobně hybridogenní taxon mezi rodičovskými druhy L. alberto-vojtechii a L. williamsii. Lophophora williamsii je druh vysoce polymorfní tvořen vícero genetickými liniemi.

Abstract:

The genus Lophophora represents a species-poor genus of small inconspicuous globular cacti without spines with distribution area reaching from South Texas (USA) to Querétaro (Mexico). Currently, the genus is divided into two sections Diffusae and Lophophora. Within the section Diffusae, following four species are recognized L. alberto-vojtechii, L. diffusa, L. fricii, L. koehresii. To the section Lophophora only one polymorphic species L. williamsii is ranked. However, this subgeneric division is mostly ignored by professional botanists and in scientific literature opposite opinion on the systematics of the genus can be found, which is the genus consists of only two species, southern type L. diffusa and northern type L. williamsii. Because of unclear species boundaries and species concept I used methods of molecular biology to shed more light on the biosystematics of the genus Lophophora. The aim of my thesis was to find polymorphic genetic markers suitable for the study of species boundaries and the genetic variability of 208 individuals of the genus Lophophora. Origin of the provided samples evenly covered the whole distribution area of the genus as well as the wide scale of recognized morphological and growth forms. Finally, after selection of genetic markers, one nuclear locus (ITS) and two chloroplast loci (trnT-trnL, trnL-trnF) were chose. Altogether, ten genetics lineages were recognized, from which four were specific for taxa L. alberto-vojtechii, L. diffusa, L. fricii, L. koehresii, while the remaining six lineages were observed for the taxon L. williamsii. Despite the low variability of selected molecular markers and the fact that the investigated taxa are very closely related, the results clearly support distinguishing of L. diffusa, L. koehresii, and L. alberto-vojtechii as distinct species. Lophophora fricii is probably a hybridogenous taxon, and parental species being L. alberto-vojtechii and L. williamsii. Lophophora williamsii is high polymorphic species represented by several related genetic lineages.

Keywords

DNA, chloroplastový marker, genetická linie, haplotyp, jaderný marker, Lophophora, ribotyp, sekvence

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 5. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 4. 6. 2018
• Supervisor: RNDr. Luboš Majeský, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Botany