Témy doktorandského štúdia

Centrum biológie rastlín a biodiverzity SAV

Názov témy
Významné evolučné procesy a vznik druhov v rodoch Alyssum a Odontarrhena (Brassicaceae, tribus Alysseae)
Program DŠ
botanika
Meno školiteľa
Mgr. Judita Zozomová, PhD. ()
Prijímajúca škola
Prírodovedecká fakulta UK
Stručná anotácia
Pre efektívnu ochranu biodiverzity, ale aj potenciálne hospodárske využitie voľne rastúcich rastlín je potrebné dôkladne poznať ich druhovú diverzitu a evolučné procesy, ktoré sú zodpovedné za ich súčasnú fenotypovú a genetickú rozmanitosť. Táto Témaje zameraná na dva príbuzné rody z čeľade Brassicaceae, ktoré sú vhodnými modelmi pre štúdium rôznych evolučných procesov a mechanizmov vzniku druhov u rastlín, ako sú alopatrická, ekologická a polyploidná speciácia. Rody Alyssum a Odontarrhena (tribus Alysseae) sa vyznačujú viacerými spoločnými črtami, ako sú napríklad prítomnosť rôznych ploidných stupňov v rámci rodu, ale aj v rámci niektorých druhov, výskyt v širokom spektre ekologických ník, rozmanitosť geografických areálov (existencia širokorozšírených druhov a zároveň aj početných endemitov), a napokon aj centrum diverzity v oblasti (Sub-)Mediteránu, ktorý je topograficky veľmi členitý a charakterizovaný komplikovaným geologickým a klimatickým vývojom. Okrem toho rod Odontarrhena vyniká schopnosťou hyperakumulovať ťažké kovy a preto sa stal hlavným objektom výskumu v oblasti fytoremediácie (odstraňovanie environmentálnych záťaží pomocou rastlín) a „phytomining-u“ (získavanie ťažkých kovov, najmä niklu, pomocou rastlín). Navrhované štúdium sa má zamerať na relatívne dobre preskúmaný komplex druhov Alyssum montanum-A. repens v regiónoch s vysokou diverzitou (pohoria južnej Európy) a má objasniť vznik a evolúciu viacerých polyploidných endemitov. Zároveň sa pozornosť sústredí aj na menej preskúmané komplexy druhov Odontarrhena alpestris-serpyllifolia a O. sibirica-tortuosa ako aj mnohé endemity v tomto rode, s cieľom vymedziť monofyletické skupiny, objasniť dobu ich vzniku a evolučnú históriu, ohraničiť druhy a preskúmať úlohu a podiel viacerých možných evolučných procesov, ako sú ekologická diferenciácia, geografická izolácia, hybridizácia a polyploidizácia. Toto štúdium bude mať aj širší význam, nad rámec študovaných rodov, keďže bude objasňovať významné evolučné procesy rastlín v Mediteráne, ktorý predstavuje jedno zo svetových centier biodiverzity.

Navrhované metodické postupy:

– zber rastlinného materiálu v južnej Európe (väčšina potrebných populačných vzoriek rastlín je už k dispozícii)

– prietoková cytometria (stanovenie ploidného stupňa a relatívnej veľkosti jadrového genómu)

– metódy sekvenovania novej generácie (na Illumina platforme) – Hyb-Seq: metóda kombinujúca cielené obohatenie nízkokópiových génov a sekvenovanie celého genómu s nízkym pokrytím, čím sa získajú sekvencie zo stoviek nízkokópiových génov a časť genómu prítomná v mnohých kópiách (cpDNA, rDNA); RADseq: sekvenovanie DNA v oblasti reštrikčných miest. Laboratórne protokoly na prípravu sekvenačných knižníc sú už vyvinuté a optimalizované pre použitie v študovaných rodoch.

– modelovanie ekologických ník

– morfometrické metódy