Studium genetické variability u vybraných druhů kostřav a jejich kříženců s rodem jílek

Bc. Denisa ŠIMONÍKOVÁ

Master's thesis

Study on the genetic variability in selected fescues (Festuca L.), ryegrasses (Lolium L.) and their hybrids

Abstract:

Předložená diplomová práce se zabývá studiem genetické variability vybraných zástupců pícních trav rodu kostřava (Festuca L.) a jejich kříženců se zástupci rodu jílek (Lolium L.) zvaných Festulolium pomocí cytometrických a cytogenetických technik s cílem identifikovat vhodné genotypy pro novošlechtění mezirodovou hybridizací. Z výsledků cytometrické analýzy vyplývá, že se úroveň ploidie u nově získaných genotypů Festuca pratensis susbp. apennina z vybraných lokalit Švýcarska a Itálie lišila, významnou roli sehrála nadmořská výška. Byly identifikovány diploidní, tetraploidní, a dokonce i triploidní cytotypy, na řadě lokalit se vyskytovaly dva či všechny tři cytotypy společně. Na většině vybraných lokalit překvapivě převažovaly triploidní cytotypy, v některých oblastech byli triploidi pouze jediným detekovaným cytotypem. Pomocí genomové in situ hybridizace byla hodnocena genetická variabilita a stabilita genomového složení u vybraných komerčních odrůd Festulolium (Hostýn, Perseus, Perun). U všech odrůd byla z generace na generaci zjištěna zvyšující se převaha genomu Lolium nad genomem Festuca. V pozdějších generacích od počátečního křížení bylo ale pozorováno relativní ustálení genomového složení, i přesto zůstalo zastoupení rodičovských genomů u studovaných odrůd nevyvážené a byla zjištěna značná genetická variabilita v rámci každé odrůdy. Na základě výsledků zjištěných cytometrickou a cytogenetickou analýzou byla z vybraných genotypů kostřav, jílků a jejich kříženců založena fenotypovací školka. Pilotní fenotypování ukázalo, že mezi jednotlivými druhy, ale i v rámci jednotlivých druhů byly detekovány velké rozdíly ve stupni mrazuvzdornosti. Vysokou míru přežití vykazovaly odrůdy kostřavy rákosovité a luční, dále pak vybrané plané tetraploidní genotypy Festuca pratensis subsp. apennina a překvapivě i triploidní cytotypy. Tato diplomová práce poskytla nové informace o genomovém složení, genetické variabilitě a ekologii vybraných druhů rodu kostřava (Festuca L.) a kříženců kostřav a jílků. Je rovněž přínosem pro budoucí šlechtění nových odrůd pomocí mezidruhové hybridizace.

Abstract:

This MSc. thesis deals with the study on the genetic variability in selected fescue species (Festuca L.) and their hybrids with the ryegrasses (Lolium L.) using cytometric and cytogenetic techniques with aim to identify suitable genotypes for breeding new cultivars using intergeneric hybridization. The results of flow cytometry analysis indicated large variation in ploidy level of the analysed genotypes of Festuca pratensis susbp. apennina, obtained from different locations (Switzerland and Italy) and at different altitude. The analysis revealed diploidy (diploid meadow fescue - F. pratensis), tetraploidy (tetraploid F. pratensis subsp. apennina), and even triploidy (hybrids of former two species). In many locations, two or even three cytotypes were grown sympatrically with frequent predominance of triploids. In some locations, triploids were the only cytotype detected. Genetic diversity and variability in genomic constitution among individual plants in selected Festulolium cultivars (Hostýn, Perseus, Perun) was detected using genomic in situ hybridization. The analysis detected predominance of Lolium genome increasing since initial crosses in all cultivars. The relative stabilization of genomic composition was observed in the successive generations after initial crosses, but genomic constitution within these cultivars remained unbalanced. According to the results obtained from flow cytometry and cytogenetic analysis in selected fescues and their hybrids with ryegrasses, selected genotypes were used for the establishment of phenotyping nursery. Pilot scoring indicated high variability in frost resistance among as well as within individual species used. High survival rate was scored in Festuca arundinacea and Festuca pratensis cultivars, as well as in selected tetraploid and triploid genotypes of Festuca pratensis subsp. apennina. This thesis increased our knowledge on the genetic variability, genomic composition and ecology in selected fescue species (Festuca L.) and hybrids between fescues and ryegrasses (Festulolium). The results are also valuable for breeders due to the indication of new genotypes potentially used for forage grass breeding using interspecific hybridization.

Keywords

Festuca L., Lolium L., Festulolium, průtoková cytometrie, genomová in situ hybridizace, mrazuvzdornost

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. David Kopecký, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology