Biosystematics of selected woody species (Rubus, Sorbus, Salix)

RNDr. Radim J. Vašut, Ph.D.

Habilitation thesis

Biosytematika vybraných skupin dřevin (Rubus, Sorbus, Salix)

Abstract:

Předložená habilitační práce shrnuje výsledky výzkumu biosystematiky vybraných středoevropských dřevin za období přibližně 15 let. Věnuje se třem rodům (Rubus, Sorbus a Salix), které jsou známé zajímavými biologickými fenomény (především apomixie a hybridizace), které způsobovaly mnohé vědecké kontroverze. Výzkum těchto dřevin byl především postaven na třech metodických přístupech: 1) detailním studium chorologie (zejména vzácných a ohrožených druhů dřevin), revize jejich skutečného rozšíření v ČR na základě studia herbářového materiálu a pozorování v terénu; 2) studium genetické variability populací vybraných taxonů dřevin pomocí molekulárních markerů (především kodominantních SSR a dominantních AFLP); 3) využití průtokové cytometrie k rychlému stanovení ploidie (zejména v semenech); 4) okrajově bylo využito dalších metod, např. in vitro kultur rostlinných explantátů. Výsledky studií přispěly k pochopení struktury populací ohrožených druhů dřevin (Sorbus domestica, Salix daphnoides) a poskytly tak cenné informace pro jejich budoucí ochranu. Tyto práce ukázaly, jaký vliv může mít lidská činnost na jejich rozšíření a jak ovlivňuje regionální strukturu populací těchto vzácných dřevin. Znalosti genetické variability ostružiníků Rubus ser. Radula přispěly k pochopení evoluce této skupiny. Práce poskytly detailní chorologická data pro řadu ohrožených druhů dřevin (Sorbus domestica, Salix hastata, S. herbacea, S. bicolor, S. lapponum, S.myrtilloides a S. daphnoides), které zpřesnily naše poznání o stavu populací, četnosti druhů v populacích, riziku hybridizace; přispěly také k poznání celkového rozšíření druhů v Evropě (zejména Rubus). Studie věnované ostružiníkům poskytly první exaktní data pro pochopení stability apomixie (variability různých způsobů rozmnožování) ostružiníků, poskytly cenný́ základ podporující převažující taxonomický koncept v rodě. Genetické analýzy prokázaly klíčovou roli hybridizace v kombinaci s apomixií v evoluci rodu a poskytly exaktní vysvětlení enormní druhové variability v tomto rodě, vycházející jen z omezeného počtu sexuální druhů. Publikované práce přispěly k pochopení rozšíření vybraných druhů dřevin v kontextů celoevropského rozšíření a doplnily tak nová data z našeho regionu. Významně přispívají k praktické ochraně vzácných dřevin. Největší význam studií tkví v popsání a charakterizování významných biologických fenoménů, které umožnily vysvětlit evoluční mechanismy u ostružiníků (Rubus). V rodě Salix poskytly cenný základ pro další výzkum, který na předložené práce navazuje, zejména fenoménu hybridizace a studiu fylogenetických vztahů vrb.

Abstract:

The habilitation thesis presents results of approximately 15 years of research in dendrology, especially focusing on genera Rubus, Sorbus and Salix. These genera are notoriously controversial due to presence of interesting phenomena, such as apomixis and extensive hybridization. Major methodological approaches used in studies are: 1) detailed study of chorology based on critical revisions of herbarium specimens along with consequent field observations; 2) applying various molecular techniques in order to infer genetic structure of studied taxa; 3) using the flow-cytometry in order to detect the ploidy levels (especially in seeds); and 4) additionally some other techniques, e.g. in vitro plant tissue cultures. Results from genetic analyses of Sorbus domestica and Salix daphnoides revealed strong human impact on their past distribution and the knowledge of the anthropogenic origin of populations helps to set up their conservation. Genetic variation in apomictic R. ser. Radula provided data for describing expected evolutionary origin of the group. Very detailed data on chorology of rare woody species (Sorbus domestica, Salix hastata, S. herbacea, S. bicolor, S. lapponum, S.myrtilloides a S. daphnoides) considerably improved our recent knowledge on the species distribution, which is important regionally (conservation and protection), and globally (adding knowledge to area distribution, especially in Rubus). Variation in reproduction modes in Rubus, along with analyses of conservation DNA (cpDNA, ITS regions) gave novel opinions on the bramble evolution, delimitating only few original sexual taxa involved in evolution of extensive species diversity in Europe. Presented studies provided new insights on species distribution in the European context, genetic variation of studied taxa explained evolutionary processes, especially in brambles. It also serves as solid background for further studies, which are now carried out, especially on understanding the phenomena related to hybridization in willows.

Keywords

biosystematika, evoluce, reprodukční mechanismy, populační genetika, Rubus, Sorbus, chorologie, Salix, apomixie

Keywords

Rubus, apomixis, chorology, evolution, reproduction modes, Sorbus, biosystematics, Salix, population genetics

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 2. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 28. 4. 2022
• Reader: Luboš Úradníček, CSc., doc. Ing., Bohumil Mandák, externi, František Krahulec, externi

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Habilitation programme:
nedefinovano