Evolúcia polyploidov a kryptická speciácia v skupine Cardamine pratensis (náčrt problematiky)

Polyploidia, duplikácia celého genómu, je u rastlín všadeprítomným javom. Je to dynamický a stále priebiehajúci proces, ktorý je považovaný za hlavný evolučný a speciačný faktor u vyšších rastlín.

Rod Cardamine (žerušnica) zahŕňa približne 200 druhov rozšírených po celom svete. Polyploidia hrala dôležitú úlohu v evolúcii rodu, čo podčiarkuje fakt, že až 58% druhov je výlučne polyploidných. Skupina Cardamine pratensis je učebnicovým príkladom polyploidného komplexu. Zahŕňa početné taxóny, a to ako diploidné tak polyploidné až do dodekaploidného stupňa. Súčasné štúdie odhalili komplikovanú štruktúru tohto polyploidného komplexu, s viacerými odlišnými diploidnými druhmi vyskytujúcimi sa v oblasti Mediteránu a ďalšími diploidmi a polyploidmi, ktoré patria k druhom C. dentata, C. majovskyi, C. matthioli, C. nymanii, a najmä k vysoko premenlivému druhu C. pratensis s. str., ktorý je rozšírený v strednej a severnej Európe. V rámci C. pratensis sú niekedy rozoznávané viaceré kryptické druhy ako C. nemorosa, C. rivularis (auct.) a C. udicola, tieto však nie sú podporené výsledkami skorších morfologických a genetických  štúdií. Naše vedomosti o diploidoch a polyploidoch C. pratensis v Strednej Európe sú teda značne limitované, najmä v porovnaní s dobre preskúmanými mediteránnymi predstaviteľmi tejto skupiny. V našej práci preto hľadáme odpovede na nasledovné otázky: (i) Aká je štruktúra genetickej a cytotypovej variability stredoeurópskych populácií C. pratensis s. str. a je na jej základe možné rozlúštiť evolučnú históriu tohto vysoko premenlivého druhu?  (ii) Aký je pôvod stredoeurópskych polyploidných populácií C. pratensis s. str.: sú auto- či alopolyploidného pôvodu, vznikli opakovane z lokálne adaptovaných diploidov alebo jednorázovo a teda sú rovnakého pôvodu? (iii) Ktoré z druhov rozoznávaných predošlými autormi by mali byť podporené? 

Pri zbere rastlinného materiálu sa zameriavame na územie strednej Európy, pričom zbery doplníme aj o porovnávací materiál z Mediteránu. Karyologickú variabilitu medzi ako aj v rámci populácií jednotlivých taxónov analyzujeme podrobným skríningom prietokovou cytometriou. Na odhalenie genetickej štruktúry využívame kodominantné jadrové mikrosatelitové markere (SSRs), ktoré vykazujú vďaka veľkému počtu alel na lokus vysoký stupeň polymorfizmu. V štúdii predpokladáme celkovo využiť 15-20 mikrosatelitových lokusov. Doteraz sme zozbierali a karyologicky vyhodnotili materiál z takmer 100 populácií skupiny C. pratensis prevažne z územia strednej Európy a zahájili sme laboratórne testovania mikrosatelitových markerov. Podrobné štúdium s využitím spomínaných dvoch metodických prístupov prispeje k lepšiemu pochopeniu evolučných mechanizmov v tomto druhovom komplexe, ako aj v polyploidných komplexoch vo všeobecnosti.

Téma je riešená v rámci projektu Druhová a genetická diverzita v čeľadi Brassicaceae – k lepšiemu pochopeniu evolúcie polyploidných komplexov (BrassiEvo; APVV–0139–12).