Obsah DNA a AT/GC genomový poměr v čeledi Apiaceae

Bc. Jana Schwarzová

Master's thesis

DNA content and AT/GC genomic ratio in the family Apiaceae

Abstract:

V průběhu evoluce druhů dochází neustále k plynulým či skokovým změnám v jaderných genomech. Výsledkem je dnešní vysoká variabilita v obsahu DNA i jejím složení u krytosemenných rostlin. V předkládané práci byly cytometrickým měřením stanoveny absolutní obsah DNA (2C-value), monoploidní velikost genomu (Cx-value), průměrná velikost chromozomů a poměr AT/GC bazí pro 79 taxonů čeledi Apiaceae a 2 druhy čeledi Araliaceae. Z čeledi Apiaceae jsou zastoupeny všechny běžné rody rostoucí v České republice. Celkově se stanovené hodnoty pro obsah DNA v čeledi Apiaceae liší téměř třináctkrát, rozdíl v obsahu GC bazí činí necelá čtyři procenta. Dále byl sledován vztah těchto genomických parametrů vůči sobě navzájem a vůči vybraným ekologickým a fenotypovým znakům. K tomu byla použita neparametrická statistika a analýza fylogeneticky nezávislých kontrastů. Zjištěná pozitivní korelace mezi obsahem DNA (1Cx i 1C), průměrnou velikostí chromozomů a obsahem GC bazí vypovídá o pravděpodobném namnožení GC bohatých retrotranspozonů. Obsah DNA má přitom silnou vazbu k evoluci testovaných druhů. Čeleď Apiaceae se zřejmě vyvíjela pod vlivem proměnných prostředí (zjištěn signifikantní fylogenetický signál u Ellenbergových indikačních hodnot pro světlo, teplo, vlhkost a úživnost půdy), ale přímý vztah těchto faktorů ke genomickým parametrům nebyl zaznamenán. Z fenotypových znaků jsou ve vztahu s velikostí genomu výška rostlin, délka životního cyklu (životní strategie) a počet okolíčků v okolíku (ten navíc pozitivně koreluje s obsahem GC bazí). Vztah velikosti semen s jakýmkoliv genomickým parametrem nebyl potvrzen.

Abstract:

During the evolution of the species continuous or jump changes in nuclear genomes constantly occure. These processes lead to high nowaday variability in DNA content and its composition in angiosperms. In this study, absolute DNA content (2C-value), monoploid genome size (Cx-value), average chromosome size and AT/GC genomic ratio was measured using flow cytometry for 79 Apiaceae family taxa and 2 Araliaceae family species. All common Apiaceae genera growing in the Czech Republic are included. Overall the estimations for DNA content in the Apiaceae family vary about 13-fold, the difference in GC content is almost four percent. Consequently, the relationship of these genomic parameters against each other and against the chosen environmental and phenotypic characteristics was observed. For this purpose nonparametric statistics and the phylogenetically independent contrasts analysis were used. A detected positive correlation between DNA content (both 1Cx and 1C), average chromosome size and GC bases content suggests GC-rich retrotransposon proliferation. Furthermore, DNA content shows strong relationship to the evolution of the tested species. The Apiaceae family evolution was evidently influenced by the environmental variables (there was found a significant phylogenetic signal for the Ellenberg's indicator values for light, temperature, moisture and soil nutrients), but a direct relationship of these factors to genomic parameters was not detected. From phenotypic traits growth size, life cycle length (life history strategy) and a number of umbellets in an umbel (which also positively correlates with GC content) corresponded positively with genome size. Relationship between seed size and any genomic parameter was not confirmed.

Keywords

Apiaceae (čeleď miříkovité), průtoková cytometrie, velikost genomu, obsah GC bazí, průměrná velikost chromozomů, Ellenbergovy indikační hodnoty, fylogeneticky nezávislé kontrasty, Apiaceae (the celery family), flow cytometry, genome size, GC content, average chromosome size, Ellenberg’s indicator values, phylogenetically independent contrasts

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 2. 2012

Thesis defence

• Date of defence: 9. 2. 2012
• Supervisor: doc. RNDr. Petr Bureš, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Systematic Biology and Ecology