Masarykova univerzita Přírodovědecká fakulta Ústav botaniky a zoologie



Yüklə 420.25 Kb.
səhifə3/5
tarix29.04.2016
ölçüsü420.25 Kb.
1   2   3   4   5


2.8. Zpracování výsledků

Ke statistickému zpracování jsme použili program Statistica Cz 7 (StatSoft CZ, s.r.o.). Ke všem korelacím jsme použili neparametrický Spearmenův test korelace, pro porovnání dvou nezávislých vzorků jsme využívali Mann-Whitney test. Grafy byly konstruovány jednak pomocí programu Statistica Cz 7, dále pak pomocí Excelu (Microsoft Office).



3. Čeleď Ranunculaceae jako model pro studium velikosti genomu
Čeleď Ranunculaceae Juss. je čeleď dvouděložných rostlin. Zahrnuje asi 60 rodů s přibližně 2400 druhy rozšířenými převážně v mírném pásmu severní polokoule. V České republice se vyskytuje 25 rodů a přes 80 druhů (www1).

Jde o jednoleté až vytrvalé byliny, někdy popínavé dřeviny. Jejich listy jsou vstřícné, střídavé nebo v přízemní růžici. Květenství mají hroznovité nebo vrcholičnaté nebo mají květy jednotlivě. Jejich květy jsou oboupohlavné, pravidelné. Plody u nich bývají nažky, měchýřky nebo vzácněji i bobule. Rostliny této čeledi obsahují protoanemonin (anemonol, ranunkulin, ranunkulol), který je jedovatý (Tamura 1993).



Ranunculaceae mají dva typy chromosomů. R-typ s dlouhými několikrát zatočenými chromosomy a T-typ s malými chromosomy jednodušeji zatočenými. Výjimkou je Myosurus, který má kombinaci vlastností R a T chromosomů. U skupiny R chromosomů převládá monoploidní počet x= 8 a u T skupiny převládá x= 7 (Tamura 1993). Některé rody jsou karyologicky stabilní, např. Helleborus, Nigella, Trollius, zatímco jiné jako Anemone, Ranunculus a Thalictrum vykazují značnou ploidní variabilitu. Aneuploidní nepravidelnosti na vnitrodruhové úrovni jsou doložené např. v agregátu Caltha palustris nebo u druhu Ranunculus acris (Fedorov 1969). Akcesorické B chromosomy byly zjištěny ojediněle, např. u Ranunculus polyanthemos (Andersson in Fedorov 1969), Ranunculus acris (Bruun in Fedorov 1969), Lycoctonum gigas (Kurita in Fedorov 1969).

Čeleď Ranunculaceae se dělí na 5 podčeledí, a to Coptidoideae, Glaucidioideae, Hydrastidoideae, Isopyroideae a Ranunculoideae.

Podčeleď Coptidoideae je zastoupena dvěma rody Coptis a Xanthorhiza. Ty se vyskytují v Severní Americe a Asii. Podčeleď Glaucidiodeae má jediný rod Glaucidium a jediný druh Glaucidium palmatum, který bychom našli v Asii. Podčeleď Hydrastipodiaceae má jediný rod Hydrastis a ten obsahuje dva druhy vyskytující se v Severní Americe a Asii.

V České republice se vyskytují zástupci pouze posledních dvou podčeledí. Isopyroideae má dva subtriby Isopyrodeae a Thalictrinae. Ranunculoideae je nejobsáhlejší podčeleď a obsahuje devět tribů. Actaeeae, Adonideae, Anemoneae, Asteropyreae, Caltheae, Delphinieae, Helleboreae, Nigelleae a Ranunculeae (USDA 2009).

Dosud známé počty chromosomů a velikosti genomů v čeledi Ranunculaceae jsou uveřejněny v Plant DNA C-values databázi. Nejmenší velikost byla zjištěna u Aquilegia alpina 0,55 pg, největší Ranunculus lingua 25,1 pg (Bennett & Leitch 2004).

Nejmenší známý počet chromosomů je 2n= 12 dokumentovaný pro více druhů v rodu Nigella, naopak největší počet chromosomů je znám u Ranunculus lingua a to 2n= 128 (Fedorov 1969); literární data o počtech chromosomů přímo u studovaných druhů jsou uvedeny v kapitole 2.7.



Graf č. 1: Srovnává velikosti genomu čeledi Ranunculaceae s velikostí genomu zbytku známých velikostí genomů krytosemenných rostlin registrovaných v Plant C-value DNA databázi v královské botanické zahradě v Kew (www4)
Na základě dat registrovaných v C-value databázi v Kew lze konstatovat, že velikost genomu je u druhů čeledi Ranunculaceae signifikantně větší ve srovnání se zbytkem kvetoucích rostlin při p=0.000000 (Mann-Whitney test).
Celkově čeledí Ranunculaceae, některým z jejích rodů nebo druhů se na genetické, resp. genomické úrovni již v minulosti zabývalo několik autorů. Zkoumány byly hlavně druhy Ranunculus, Helleborus, Anemone a Hepatica.

Rothfels et al. (1966) změřil Feulgenovou metodou 22 druhů z čeledi Ranunculaceae. Goepfert (1974) změřil Feulgenovou metodou 100 taxonů a cytotypů rodu Ranunculus. Kromě velikosti genomu analyzoval tento autor také pozici centromery v rámci jednotlivých chromosomových párů a dalších karyologických parametrů. Analyzoval velikost genomu v rámci vnitrodruhových jednotek. Smith a Bennett (1975) změřili Feulgenovou metodou 19 druhů rodu Ranunculus. Došli k závěru, že velikost genomu u trvalek je víc než dvakrát větší než u jednoletých druhů. V návaznosti na dřívější Goepfertovu studii zkoumali D’Ovidio a Marchi (1990) mikrodensitometrickou metodou také rod Ranunculus, porovnávali sekci Flammula a Micranthus. Zjistili určitý vztah mezi karyotypem a fylogenetickým postavením studovaných taxonů. Dále objasnili s pomocí karyologických parametrů některé taxonomické problémy, především na poddruhové úrovni. Hoot (1991) rozdělila Ranunculaceae do dvou skupin podle velikosti chromosomů (R-typ a T- typ). T-skupina je primitivnější a patří do ní Isopyreae, Thalictrinae a Coptideae. Zonneveld (2001) zjistil u 49 druhů rodu Helleborus velikost genomu průtokovou cytometrií a pylovou viabilitu, na základě těchto výsledků potvrdil rozdělení rodu do šesti sekcí. Mabuchi et al. (2005) změřili pomocí průtokové cytometrie velikost genomu v ramci druhů rodu Hepatica.



4. Cíle práce
1. V analytické části práce se zaměřit na:

  • velikost genomu,

  • velikost chromosomů a

  • obsah GC bazí

u dostupných druhů vyskytujících se na území České republiky, popř. běžně dostupných pěstovaných druhů.

Především zjistit rozsah variability v GC a rozsah variability ve velikosti chromosomů v rámci



  • čeledi jako celku,

  • podčeledí nebo

  • jednotlivých rodů.

Přitom prověřit, jak jsou data zjištěná na studovaných taxonech srovnatelná s daty uváděnými v literatuře. Excerpce literárních dat o chromosomových počtech.
2. Prověřit, zda:

  • je vztah mezi GC% a velikostí genomu, popř. velikostí chromosomů.

  • existuje fylogenetický pattern studovaných genomových parametrů.

  • je ve zjištěných analytických genomových datech nějaký jiný, např. ekologický pattern, naznačující možnou adaptabilitu genomových parametrů (jarní geofyty vers. zbytek čeledi, jednoleté vers. vytrvalé druhy, ohrožené druhy vers. zbytek čeledi)?


5. Výsledky
5.1. Tabulka změřených hodnot

Výstupy z cytometrů jsme zapsali do tabulky v Excelu a podle výše popsaného postupu jsme dopočítali C-value a DAPI faktor, AT a GC frekvence a velikosti chromosomů. Autoři, od kterých jsme převzali chromosomové počty, jsou uvedeni v kapitole 2.7.




Vzorek

2C DNA

(pg)


vzorek / hrách PI

vzorek / hrách DAPI

2n

velikost chromosomů (Mbp)

AT%

CG%

Aconitum anthora

10,95

1,20

1,14

32

331,80

60,45

39,55

Actaea spicata

22,34

2,46

2,45

16

1354,27

61,47

38,53

Adonis aestivalis

31,54

3,47

3,20

32

955,92

59,92

40,08

Adonis flammea

29,82

3,28

2,91

32

903,77

59,18

40,82

Adonis vernalis

20,75

2,28

2,34

16

1258,13

61,96

38,04

Anemone nemorosa

43,75

4,81

4,23

32

1326,31

58,96

41,04

Anemone ranunculoides

38,20

4,20

3,76

32

1157,81

59,34

40,66

Anemone sylvestris

18,31

2,01

1,82

16

1110,30

59,54

40,46

Aquilegia dinarica

0,76

0,08

0,09

14

52,74

64,37

35,63

Aquilegia vulgaris

0,80

0,08

0,09

14

55,76

63,84

36,16

Calianthemum anemonoides

19,23

2,12

2,06

32

583,06

60,97

39,03

Callianthemum kerneranum

19,23

2,12

2,06

32

582,83

60,97

39,03

Caltha palustris

18,10

1,99

1,81

32

548,73

59,58

40,42

Cimicifuga europaea

24,85

2,73

2,86

16

1506,36

62,41

37,59

Clematis vitalba

19,83

2,18

2,01

16

1201,92

59,86

40,14

Clematis viticella

20,78

2,29

2,20

16

1259,53

60,74

39,26

Consolida orientalis

10,39

1,14

1,07

16

629,72

60,21

39,79

Consolida regalis

7,89

0,87

0,87

16

478,03

61,61

38,39

Eranthis cilicica

25,67

2,82

2,66

16

1556,36

60,28

39,72

Eranthis hyemalis

25,54

2,81

2,66

16

1548,52

60,43

39,57

Ficaria verna

32,94

3,62

3,58

32

998,50

61,28

38,72

Helleborus lividus

19,28

2,12

2,42

16

1168,60

64,24

35,76

Helleborus purpurascens

31,58

3,47

3,87

32

957,21

63,71

36,29

Hepatica nobilis

35,96

3,96

3,67

14

2491,61

60,00

40,00

Isopyrum thalictroides

1,04

0,11

0,12

14

77,13

62,47

37,53

Myosurus minimus

2,48

0,27

0,26

16

150,34

60,79

39,21

Pulsatila grandis

26,91

2,96

2,47

32

815,61

57,98

42,02

Pulsatilla *bohemica

13,69

1,51

1,33

16

829,88

59,13

40,87

Pulsatilla rubra

27,03

2,97

2,58

32

819,23

58,77

41,23

Pulsatilla slavica

27,04

2,97

2,63

32

819,57

59,12

40,88

Ranunculus acris

13,30

1,46

1,24

14

921,38

58,25

41,75

Ranunculus arvensis

10,63

1,09

0,98

32

322,19

59,37

40,63

Ranunculus auricomus agg.

9,73

1,07

0,94

32

295,08

59,03

40,97

Ranunculus bulbosus

4,92

0,54

0,44

16

298,38

57,45

42,55

Ranunculus illyricus

19,04

2,09

1,82

32

577,16

58,81

41,19

Ranunculus lanuginosus

19,61

2,16

1,89

28

679,28

58,92

41,08

Ranunculus nemorosus

12,59

1,38

1,19

16

763,16

58,50

41,50

Ranunculus polyanthemos

12,98

1,43

1,23

16

786,62

58,67

41,33

Ranunculus repens

20,50

2,25

1,95

32

621,32

58,71

41,29

Ranunculus sceleratus

7,37

0,81

0,71

32

621,32

58,7

41,29

Ranunculus thora

7,83

0,86

0,75

16

474,95

58,89

41,11

Thalictrum flavum

3,83

0,42

0,48

84

44,28

64,21

35,79

Thalictrum foetidum

1,24

0,13

0,14

14

85,62

62,81

37,19

Thalictrum glaucum

1,62

0,16

0,19

28

56,08

64,92

35,08

Thalictrum lucidum

1,41

0,14

0,17

28

48,73

64,56

35,44

Thalictrum minus

2,37

0,26

0,28

42

54,81

62,79

37,21

Thalictrum simplex

2,51

0,28

0,32

56

43,52

64,23

35,77

Trollius altissimus

9,45

1,04

0,97

16

572,74

60,18

39,82

Velikost genomu, chromosomů a zastoupení GC bazí v genomu jsou v rámci druhů čeledi Ranunculaceae zařazených do pilotní studie poměrně variabilní. Velikost genomu se pohybuje od 0,76 pg u Aquilegia dinarica po 43,75 u Anemone nemorosa. Rozsah variability počítaný jako podíl maximální a minimální hodnoty je 57,57. Velikost chromosomů je nejmenší u druhu Thalictrum flavum a to 44,28 Mbp. Největší velikost chromosomů je u druhu Eranthis cilicica a to 1556,36 Mbp. Rozsah variability je 35,15. Nejmenší procentuální zastoupení GC bazí je u druhu Thalictrum glaucum 35,08%, největší u druhu Ranunculus bulbosus 42,55%. Rozsah variability je 1,21.


Graf č. 2: Velikost genomu ve vztahu k procentickému obsahu GC bazí v genomu


Spearman R = 0,32 (p = 0,0218)

Graf č. 3: Velikost chromosomů ve vztahu k procentickému obsahu GC bazí v genomu


Spearman R = 0,26 (p = 0,0658)
5.2. Variabilita v rámci podčeledí a jednotlivých rodů

Jak je vidět z grafů v rámci podčeledí a rodů je čeleď mnohem uniformnější. Největší variabilita ve velikosti genomu je u rodu Thalictrum, a to 3,09. Největší variabilita ve velikosti chromosomů je u rodu Ranunculus, a to 4,13.



Graf č. 4: Velikost chromosomů ve vztahu k procentickému obsahu GC bazí v genomu s barevně odlišenými jednotlivými rody
Graf č. 5: Velikost chromosomů ve vztahu k procentickému obsahu GC bazí v genomu s barevně odlišenými podčeleděmi

Graf č. 6: Velikost genomu u podčeledí


Podčeledi se liší velikostí genomu signifikantně při p = 0,000001 (Mann-Whitney test).

Graf č. 7: Velikost chromosomů u podčeledí


Podčeledi se liší velikostí chromosomů signifikantně při p = 0,000001 (Mann-Whitney test).

Graf č. 8:Genomový obsah guaninu a cytosinu u podčeledí


Podčeledi se liší obsahem guaninu a cytosinu v genomu signifikantně při p = 0,000003 (Mann-Whitney test).
5.3. Fylogenetický vztah

Diagram č. 1: Konsenzuální strom založený na atpB a rbcL sekvenčních datech (Hoot 1995) vyjadřuje fylogenetický vztah s velikostí genomu (pg)



Diagram č. 2: Konsenzuální strom založený na atpB a rbcL sekvenčních datech (Hoot 1995) vyjadřuje fylogenetický vztah s velikostí chromosomů (Mbp)


Diagram č. 1: Konsenzuální strom založený na atpB a rbcL sekvenčních datech (Hoot 1995) vyjadřuje fylogenetický vztah s genomovým obsahem guaninu a cytosinu (%)




5.4. Ekologický vztah

Graf č. 9: Velikost genomu u jarních geofytů ve srovnání se zbytkem čeledi


Na základě vlastních naměřených dat lze konstatovat, že jarní geofyty mají signifikantně větší genomy než zbytek čeledi Ranunculaceae při p = 0,000408 (Mann-Whitney test).

Graf č. 10: Velikost genomu u jarních geofytů ve srovnání se zbytkem v rámci podčeledi Ranuncuolideae


Na základě vlastních naměřených dat lze konstatovat, že jarní geofyty mají signifikantně větší genomy než zbytek podčeledi Ranunculoideae při p = 0,000358 (Mann-Whitney test).

Graf č. 11: Velikost genomu u jednoletých druhů ve srovnání se zbytkem čeledi


Na základě vlastních naměřených dat lze konstatovat, že jednoleté druhy se od zbytku čeledi signifikantně neliší při p = 0,446 (Mann-Whitney test).

Graf č. 12: Velikost genomu u ohrožených druhů ve srovnání se zbytkem čeledi


Na základě vlastních naměřených dat lze konstatovat, že ohrožené druhy se od zbytku čeledi signifikantně neliší při p = 0,528 (Mann-Whitney test).
Sloučením s daty uvedenými v Plant C-value DNA databázi v královské botanické zahradě v Kew (www4) se výsledky nezmění.
V tabulce jsou pro uvedeny Ellenbergovy hodnoty pro některé mé studované druhy, které jsme korelovali s počty chromozomů a C-value.


Druh

Světlo

Teplo

Kontinentalita

Vlhkost

Půdní reakce

Živiny

Salinita

Actaea spicata

3

5

4

5

6

7

0

Adonis aestivalis

6

6

7

3

8

3

0

Adonis flammea

6

6

6

3

9

3

0

Adonis vernalis

7

6

7

3

7

2

0

Anemone nemorosa

X

x

3

5

X

X

0

Anemone ranunculoides

3

6

4

6

8

8

0

Anemone sylvestris

7

7

7

3

7

3

0

Aquilegia vulgaris

6

6

4

4

7

4

0

Caltha palustris

7

X

X

9

X

6

0

Clematis vitalba

7

6

3

5

7

7

0

Consolida regalis

6

7

6

4

8

5

0

Hepatica nobilis

4

6

4

4

7

5

0

Myosurus minimus

8

7

5

7

6

5

0

Pulsatilla grandis

9

6

X

3

9

1

0

Ranunculus acris

7

X

3

6

X

X

0

Ranunculus arvensis

6

6

3

4

8

X

0

Ranunculus auricomus agg.

5

6

3

x

7

X

0

Ranunculus bulbosus

8

6

3

3

7

3

0

Ranunculus illyricus

8

7

6

4

7

4

0

Ranunculus lanuginosus

3

6

4

6

7

7

0

Ranunculus repens

6

X

X

7

X

7

1

Ranunculus sceleratus

9

6

X

9

7

9

2

Thalictrum lucidum

7

X

5

8

7

3

0

Thalictrum minus

6

X

7

3

8

3

0

Thalictrum simplex

8

6

7

6

8

2

0

Yüklə 420.25 Kb.

Dostları ilə paylaş:
1   2   3   4   5




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azrefs.org 2020
rəhbərliyinə müraciət

gir | qeydiyyatdan keç
    Ana səhifə


yükləyin