Jak si jednoletky hrají s chromozómy?

Jako téměř všichni obratlovci máme my lidé v jádru každé buňky DNA rozloženou do dvou, do značné míry podobných sádek, tedy souborů chromozómů. Když z nějakých důvodů dojde k změně tohoto počtu, mívá to u savců tragické důsledky. U rostlin je to ale úplně jiné. Změna počtu chromozómů bývá méně devastující a během evoluce jednotlivých skupin rostlin k ní ve skutečnosti dochází velmi často. Běžně se to nemusí týkat jednotlivých chromozómů ale celých sádek, což je principem procesu odborně nazývaného polyploidizace.

Vznik a evoluce polyploidních rostlin zajímá vědce z mnoha důvodů, například při šlechtění nových typů užitkových rostlin či naopak kvůli boji s plevely nebo invazními druhy. Přesto ještě stále není úplně jasné, jak často polyploidní rostliny v přírodě vznikají a jak se šíří. Martin Čertner z Botanického ústavu AV ČR v Průhonicích a jeho kolegové, včetně nedávno zesnulého Jana Sudy, proto zkoumali vznik a rozšíření polyploidů u heřmánkovce nevonného (Tripleurospermum inodorum), běžného a konkurenčně silného jednoletého plevele, který si snad každý někdy spletl s příbuzným heřmánkem – dokud si k heřmánkovci nepřičichl.

Badatelé posčítali rostlinám chromozómy a zjistili, že se v ČR můžeme kromě heřmánkovců se dvěma sádkami chromozómů velmi často setkat i s takovými, které mají sádky čtyři, jsou tedy tetraploidní. Metodou průtokové cytometrie, umožňující snadnější rozlišení obou ploidií, analyzovali přes 12 tisíc heřmánkovců pocházejících z 1 200 populací tohoto plevele napříč střední Evropou.  Zajímavé je, že heřmánkovce se 2 i se 4 sádkami chromozómů rostou na mnoha místech společně. Srovnání množství DNA v buňkách obou typů rostlin odhalilo, že tetraploidní rostliny sice opakovaně vznikají ze svých diploidních předků, ale takto vzniklí noví polyploidi jsou velice vzácní a po čase z populací mizí. Většina tetraploidních heřmánkovců tak vznikla už dávno, jen se při svém šíření ve střední Evropě opět setkaly s rodiči.

Tetraploidní heřmánkovce rychleji rostou, bývají větší a jejich semena lépe klíčí. V krajině ale zřejmě dlouhodobě přetrvávají smíšené populace s oběma typy ploidie. V navazujícím výzkumu se tak M. Čertner a jeho kolegové snaží odhalit, zda je toto lokální soužití podmíněno specifickými vlastnostmi rostlin obou ploidií, nebo jestli k němu dochází např. jen častým opětovným zavlékáním diploidních a tetraploidních semen z okolí.

Heřmánkovec nevonný. Foto Martin Čertner

 

Čertner, M., Fenclová, E., Kúr, P., Kolář, F., Koutecký, P. Krahulcová, A., Suda, J. 2017. Evolutionary dynamics of mixed-ploidy populations in an annual herb: dispersal, local persistence and recurrent origins of polyploids. Annals of Botany online 7. 4. 2017.

DOI: 10.1093/aob/mcx032

Kontakt: Mgr. Martin Čertner (martin.certner at gmail.com)