Differentiation processes of mountain polyploid complexes in Central Europe during the Holocene.

Abstract

Střídání dob ledových a meziledových formovalo rozšíření středoevropských rostlin a zanechalo výrazné otisky v jejich současné genetické struktuře. To se projevilo zejména v horských systémech, kde docházelo během holocénu k fragmentaci stanovišť. Tato disertační práce zkoumá diferenciační procesy ve dvou diploidně-polyploidních rostlinných komplexech Galium pusillum agg. (v českém kontextu Galium pumilum agg., okruh svízele nízkého) a Arabidopsis arenosa (řeřišničník písečný), se zaměřením na význam mikrorefugií v Holocénů, opakovanou diferenciaci v horském prostředí a roli polyploidizace a retikulární evoluce. Ke zkoumání těchto procesů byla užita průtoková cytometrie, AFLP a sekvenování plastidové DNA u Galium pusillum agg. a genomická SNP data (ddRADseq) u rodu Arabidopsis arenosa. Kombinace populačně-genetických nástrojů (klastrovací analýzy a koalescenční simulace), morfometrických analýz a pěstebních pokusů byla využita ke kvantifikaci geneticky podmíněné diferenciace a vlivů prostředí u rodu Arabidopsis, který je pro tento účel dobře experimentálně uchopitelný. U rodu Galium byla pozorována vysoká genetická diverzita napříč fragmentovanými interglaciálními refugii, a zvláště pak na hadcových výchozech. U rodu Arabidopsis vznikaly nezávisle na sobě v různých pohoří alpínské ekotypy, jež...

Quaternary climatic oscillations repeatedly shaped the ranges of Central European plants and left strong imprints on their contemporary genetic structure, particularly in mountain systems where suitable habitats became fragmented during the Holocene. This thesis examines differentiation processes in two diploid-polyploid plant complexes, Galium pusillum agg. and Arabidopsis arenosa, with an emphasis on the interplay among Holocene microrefugia, repeated foothill-alpine divergence, and the roles of polyploidisation and reticulate evolution in postglacial recolonisation. To address these processes, a combination of cytotype screening and complementary genomic approaches was used, ranging from plastid sequencing to genome-wide methods such as AFLP and SNP data (ddRADseq). Population-genetic inference (e.g. clustering and coalescent simulations) was integrated with morphometrics and experimental cultivation (common garden and reciprocal transplants) to disentangle genetically determined differentiation from environmental effects in experimentally manageable Arabidopsis. In Galium pusillum agg., high genetic diversity is maintained across overall strongly fragmented interglacial refugia, and on serpentine outcrops in particular. In Arabidopsis arenosa, alpine ecotypes have repeatedly arisen across...