Poodhalení skryté diverzity krásivek a jejich geografického rozšíření ****************************************************************************************** * Poodhalení skryté diverzity krásivek a jejich geografického rozšíření ****************************************************************************************** 29. 12. 2011; autor: Katarína Nemjová; rubrika: Projekty a týmy UK Algologické pracoviště katedry botaniky na PřF UK [ URL "http://botany.natur.cuni.cz/algo/ věnuje studiu sladkovodních rašeliništních biotopů. Mezi hlavní řasové skupiny vyskytující typech biotopů patří jednobuněčné zelené rostliny ze skupiny krásivek (Desmidiales, Strept Překvapivým závěrem jedné ze studií je geografická stabilita rozšíření těchto protistních Použití metod morfometrické analýzy umožnilo mapovat současné rozšíření, ale využít i hist téměř 200 let staré. V rámci tříletého projektu GA ČR 206/09/0906 (2009–2011) jsme publikovali studii o fylogen morfologické evoluci v nejznámějším rodě krásivek – v rodě Micrasterias. Další studie jsou několik významných morfologických druhů a druhových komplexů, kde jsme pomocí technik mole zhodnotili jejich fylogenetickou strukturu (genetickou příbuznost) a dále pomocí statistic buněk určili vztah mezi morfologií a fylogenetickou pozicí. Dvě linie Micrasterias fimbriata, měřítko 50 µm Krásivky představují velmi diverzifikovanou skupinu s množstvím morfologických rozlišující základě těchto tradičních morfologických znaků bylo popsáno přibližně 4000 druhů (Gontchar jsou často charakterizovány nejen morfologicky, ale i vyhraněnou ekologií. Jejich úzká spe prostředí se využívá v biomonitoringu prostředí a hodnocení stability mokřadů (Coesel 2001 K úspěšnému využívání krásivek v ekologickém monitoringu je nutné správně rozlišovat jedno poznat jejich morfologickou variabilitu a vymezit jejich ekologické nároky. Morfologické z jednotlivé druhy nemusí odpovídat evolučním jednotkám, ale můžou být jenom odpovědí na pod Jsou tedy tyto taxony relevantní, nebo je morfologická plasticita, kterou můžeme pozorovat přizpůsobením těchto mikroorganismů svému prostředí? Jedním z rodů, kterým jsme se v rámci projektu zabývali, je rod Micrasterias. Než jsme se vnitrodruhové fylogenetické struktuře a morfologické plasticitě vybraných druhů, bylo nutn uvnitř rodu, protože předešlé studie ukázaly, že některé rody krásivek netvoří dobře defin jednotky (Gontcharov et al. 2003, Gontcharov & Melkonian 2005, Gontcharov a Melkonian 2011 multigenové studie na 39 druzích rodu Micrasterias pocházejících z pěti kontinentů jsme uk rod – jako jeden z mála krásivkových rodů – tvoří dobře definovanou evoluční jednotku. Ovš i tři zástupci původně řazené do jiných morfologicky vymezených rodů. Srovnání jejich buně příbuznými liniemi ukázalo na prudce zrychlenou morfologickou evoluci v rámci rodu Micrast al. 2011). Dva významné rašeliništní druhy – Micrasterias fimbriata a M. rotata – tvoří společnou fyl linii. Také tvary jejich buněk jsou si navzájem velmi podobné, a tudíž jsme testovali, zda druhy opravdu evolučně dobře definované. Micrasterias rotata je celosvětově rozšířený, kde fimbriata se vyskytuje méně často a jeho záznamy pocházejí pouze ze severní polokoule. K t geografické a morfologické stability těchto druhů jsme využili celkem 30 kmenů získaných z evropských lokalit (Irsko, Akvitánie, Dánsko, střední Evropa). Molekulárně fylogenetická a chloroplastového markeru ukázala evoluční homogenitu všech kmenů druhu M. rotata v Evropě. Severní Ameriky byl zcela shodný s evropskými populacemi. Naproti tomu druh M. fimbriata s vzdáleně příbuzných linií. Obě linie se odlišovaly i morfologicky. Statistická analýza tvaru buněk pak potvrdila tyto morfologické rozdíly a navíc ukázala da znaky. Touto analýzou se nám podařilo získat kombinaci morfologických znaků, které správně všech 100 procent buněk z našich kultur. To nám umožnilo podobným způsobem analyzovat také kresby druhu M. fimbriata publikované v odborné literatuře i na webu. Tím jsme značně navý geografickém výskytu těchto organismů. I když u kreseb si samozřejmě nikdy nemůžeme být zc zachycením vzhledu buňky, do analýz jsme zařadili i kresby buněk publikované od roku 1850. získané z těchto kreseb nicméně velmi dobře odpovídala našim molekulárním i morfometrickým široký datový soubor odhalil zajímavou geografickou strukturu ve výskytu obou evolučních l fimbriata. Mapa rozšíření Micrasterias fimbriata linií, červenou barvou oznažená A linie, modrou barv Na základě našich dat lze nyní předpokládat, že jedna z linií se vyskytuje převážně v Seve v západní Evropě. Druhá linie se naopak vyskytuje ve střední, východní a severní Evropě. K Nizozemska se linie v Evropě nikdy nevyskytují společně. Naše data ovšem nepotvrzují, že b o zcela recentní invazi z amerického kontinentu, protože tato linie byla v západní Evropě sto lety dvakrát nezávisle zaznamenána. Podobné výsledky jsme získali i u druhového komplexu Micrasterias truncata. Původní morfol truncata se na základě sekvencí DNA a morfologických znaků rozpadl na dvě evoluční jednotk se již v polovině 19. století považovala za samostatný druh, takže jsme jí nyní – na zákla studie – mohli vrátit její druhový statut jako Micrasterias semiradiata. Využití komplexních přístupů kombinujících molekulární fylogenetiku a statistické analýzy mikroskopických zelených řas vedly k odhalení nových linií a druhů. Metody geometrické mor nám pomohly definovat druhové rozdíly mezi fylogenetickými skupinami a navíc nám umožnili publikovaná data a sledovat geografické rozšíření linií nejen v současnosti, ale testovat do poloviny 19. století. Literatura: Coesel P.F.M. (2001): A method for quantifying conservation value in lentic freshwater hab using desmids as indicator organisms. – Biodiv. Conserv. 10:177–187. Gontcharov A. A., Marin B. & Melkonian M. (2003): Molecular phylogeny of conjugating green algae (Zygnemophyceae, Streptophyta) inferred from SSU rDNA sequence comparisons. – J. Mol Evol. 56:89–104. Gontcharov A. A. & Melkonian M. (2005): Molecular phylogeny of Staurastrum Meyen ex Ralfs and related genera (Zygnematophyceae, Streptophyta) based on coding and noncoding rDNA seq Gontcharov A. A. & Melkonian M. (2008): In search of monophyletic taxa in the family Desmi Cosmarium. J. Am. Bot. 95: 1079–1095 Gontcharov A. A. & Melkonian M. (2011): A Study of Conflict between Molecular Phylogeny an Viridiplantae): Analyses of 291 rbcL Sequences. Protist 162 (2): 253-267 Nemjová K., Neustupa J., Škaloud P., Veselá J. & Šťastný J. (2011): Species concept and mo assigned to Micrasterias truncata. Phycological Research 59 (3): 208–220 Neustupa J., Šťastný J., Nemjová K., Mazalová P., Goodyer E., Poulíčková A. & Škaloud P. ( species delimitation and biogeography within the well-known desmid species Micrasterias fi Hydrobiologia 667 (1): 223–239 Škaloud P., Nemjová K., Veselá J., Černá K. & Neustupa J. (2011): A multilocus phylogeny o evidence for the accelerated rate of morphological evolution in protist. Mol. Phyl. Evol.