School of Doctoral Studies in Biological Sciences
University of South Bohemia in České Bud ějovice
Faculty of Science
Ecology and genetic diversity of Gentiana pannonica populations in different geographical and habitat scales
Ph.D. Thesis
Mgr. Ester Ekrtová
Supervisor: Ing. Milan Štech Ph.D. Department of Botany, Faculty of Science, University of South Bohemia in České Bud ějovice
České Bud ějovice 2012
This thesis should be cited as: Ekrtová E. , 2012: Ecology and genetic diversity of Gentiana pannonica populations in different geographical and habitat scales. Ph.D. Thesis Series, No. 15. University of South Bohemia, Faculty of Science, School of Doctoral Studies in Biological Sciences, České Bud ějovice, Czech Republic, 222 pp.
Annotation The thesis focused to population ecology and genetics of subalpine species Gentiana pannonica . Pollination ecology of species and generative reproduction in different habitat (primary vs. secondary) were investigated in the field. Genetic variation and structure of G. pannonica populations were studied in three disjunct parts of its distribution range: the Eastern Alps, the Bohemian Forest, and the Giant Mts. Present distribution of G. pannonica in the central past of the Bohemian Forest were processed.
Declaration [in Czech] Prohlašuji, že svoji diserta ční práci jsem vypracovala samostatn ě pouze s použitím pramen ů a literatury uvedených v seznamu citované literatury.
Prohlašuji, že v souladu s § 47b zákona č. 111/1998 Sb. v platném zn ění souhlasím se zve řejn ěním své diserta ční práce, a to v úprav ě vzniklé vypušt ěním vyzna čených částí archivovaných P řírodov ědeckou fakultou elektronickou cestou ve ve řejn ě p řístupné části databáze STAG provozované Jiho českou univerzitou v Českých Bud ějovicích na jejích internetových stránkách, a to se zachováním mého autorského práva k odevzdanému textu této kvalifika ční práce. Souhlasím dále s tím, aby toutéž elektronickou cestou byly v souladu s uvedeným ustanovením zákona č. 111/1998 Sb. zve řejn ěny posudky školitele a oponent ů práce i záznam o pr ůběhu a výsledku obhajoby kvalifika ční práce. Rovn ěž souhlasím s porovnáním textu mé kvalifika ční práce s databází kvalifika čních prací Theses.cz provozovanou Národním registrem vysokoškolských kvalifika čních prací a systémem na odhalování plagiát ů.
České Bud ějovice 10. 9. 2012
Mgr. Ester Ekrtová Financial support The research presented in the thesis was supported by grants from the Ministry of Education Youth and Sport of the Czech Republic (no. 1K03011, no. 6007665801, no. 0021620828, FRVŠ 1281/2002), Grant Agency of the Czech Academy of Sciences (no. 6141901), Grant Agency of University of South Bohemia (32/2007/P-PřF) and Mattoni Award during the years 2002−2004.
Acknowledgements [in Czech] Je velmi mnoho t ěch, kterým pat ří m ůj dík za to, že tato práce spat řila sv ětlo sv ěta. Svému školiteli M. Štechovi d ěkuji za všechny rady a p řipomínky, které mi b ěhem práce poskytl, ale p ředevším za jeho lidský p řístup, trp ělivost a psychickou podporu, díky níž jsem práci nakonec dopsala. Děkuji všem, kte ří m ě zasvětili do laboratorního sv ěta molekulárních analýz. M. Sobotkové jsem vd ěč ná za první impulsy do mých „molekulárních za čátk ů“. Hlavní dík pat ří Tomáši Férovi, Veronice Ku čabové, Ev ě Rejzkové a ostatním z DNA laborato ře katedry botaniky P řF UK v Praze za možnost analyzovat vzorky na jejich pracovišti. Celý život budu vzpomínat na p řátelské a velmi inspirativní pracovní prost ředí, kde jsem strávila p řerušovan ě tém ěř dva roky života a díky n ěmuž tato práce dosp ěla do finální podoby. Petru Šmilauerovi d ěkuji za ochotu a mnoho neocenitelných rad p ři statistickém zpracování výsledk ů jak genetických analýz tak ekologických dat, Filipu Kolá řovi za zasv ěcení do vyhodnocení AFLP dat programem GeneMarker. J. Zahradníkové d ěkuji za sb ěr vzork ů v Krkonoších. Velký dík pat ří mé rodin ě a p řátel ům, Liborovi za roky pomoci v terénu a dohled nad korekturou text ů. Mamince d ěkuji za to, že po celou dobu mého studia byla mojí neochv ějnou oporou a všestrann ě m ě vždy podporovala. J. Plunderové a Hance vd ěč ím za opatrování naší Sáry, protože bez jejich pomoci bych už nikdy nenašla čas práci dokon čit. Honzovi Košnarovi d ěkuji za všechny trp ělivé a podrobné opravy text ů, krásné obrázky, za nápady a pomoc p ři statistickém zpracování výsledk ů a hlavn ě za psychickou podporu v mnoha těžkých chvílích. Děkuji také šumavskému Národního parku, za povolení k opakovanému potulování v prvních zónách a poskytnutí st řechy nad hlavou. List of papers and authors’s contributions
I. Hofhanzlová E. & K řenová Z. (2007): Pollination strategy and reproductive success of Gentiana pannonica in a natural population. – Silva Gabreta 13(2): 83–94. E. Ekrtová (Hofhanzlová) performed the field experiments, collected and analyzed data and wrote the draft of the manuscript and edited comments of the co-author. Z. K řenová participated to establishment of pollination experiment and contributed to manuscript writing. II. Hofhanzlová E. & Fér T. (2009): Genetic variation and reproduction strategy of Gentiana pannonica in different habitats. – Flora 204: 99–110. (IF = 1.639) E. Ekrtová (Hofhanzlová) collected samples and other data in the field, performed molecular analyses, analysed data and wrote the draft of the manuscript and edited comments of the co-author . T. Fér participated to data analyses and contributed to manuscript writing. III. Ekrtová E., Štech M. & Fér T. (2012): Pattern of genetic differentiation in Gentiana pannonica Scop.: did subalpine plants survive glacial events at low altitudes in Central Europe? – Plant Systematics and Evolution 298(7): 1383–1397. (IF = 1.335) E. Ekrtová collected samples in the field, performed molecular analyses (AFLP), analysed data and wrote the draft of the manuscript and edited comments of the co-authors . M. Štech performed analysis of cpDNA, participated to samples collections and contributed to manuscript writing, T. Fér participated to data analyses and manuscript writing. IV. Ekrtová E. & Košnar J. (accepted): Habitat-related variation in seedling recruitment of Gentiana pannonica . – Acta Oecologica. (IF = 1.570) E. Ekrtová performed the field experiments and collected and analyzed data form them and wrote the draft of the manuscript and edited comments of the co-author . J. Košnar participated to data analyses and contributed to manuscript writing. V. Ekrtová E.: Co se m ůžeme dozv ědět o historii výskytu Gentiana pannonica v centrální oblasti Šumavy z jeho sou časného rozší ření, stanovištních vazeb a historického využívání krajiny. (manuscript)
Contents
General introduction...... 1 Paper I Pollination strategy and reproductive success of Gentiana pannonica in a natural population ...... 23
Paper II Genetic variation and reproduction strategy of Gentiana pannonica in different habitats ...... 47
Paper III Pattern of genetic differentiation in Gentiana pannonica Scop.: did subalpine plants survive glacial events at low altitudes in Central Europe? ...... 79
Paper IV Habitat-related variation in seedling recruitment of Gentiana pannonica 117
Paper V Co se m ůžeme dozv ědět o historii výskytu Gentiana pannonica v centrální oblasti Šumavy z jeho sou časného rozší ření, stanovištních vazeb a historického využívání krajiny...... 151
Conclusions ...... 211
Appendix – Professional Curriculum Vitae ...... 215