Využití Mikrosatelitů V Konzervační Genetice Ohrožených Druhů Vrb
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI Přírodovědecká fakulta Katedra botaniky Využití mikrosatelitů v konzervační genetice ohrožených druhů vrb Bakalářská práce Gabriela Čeplová Studijní program: Chemie pro víceoborové studium Studijní obor: Chemie-Biologie Forma studia: Prezenční Vedoucí práce: RNDr. Radim J. Vašut, Ph.D. Olomouc 2020 Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci vypracovala samostatně podle pokynů vedoucího práce RNDr. Radima J. Vašuta, Ph.D. a uvedla veškerou literaturu, kterou jsem ve své práci použila. V Olomouci dne 30. 7. 2020 Gabriela Čeplová Poděkování Ráda bych poděkovala vedoucímu mojí práce, panu RNDr. Radimu J. Vašutovi, Ph.D., za pomoc, ochotu a cenné rady, a to jak při výzkumu, tak při následné tvorbě bakalářské práce. BIBLIOGRAFICKÁ IDENTIFIKACE Jméno a příjmení autora: Gabriela Čeplová Název práce: Využití mikrosatelitů v konzervační genetice ohrožených druhů vrb Typ práce: Bakalářská Pracoviště: Katedra botaniky, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci Vedoucí práce: RNDr. Radim J. Vašut, Ph.D. Rok obhajoby: 2020 Abstrakt: Bakalářská práce se zabývá rodem Salix z čeledi Salicaceae. Poukazuje na příčiny ohrožení u nás nejvíce ohrožených druhů vrb a jejich charakteristiky. Tyto druhy již byly v minulosti více či méně zkoumány na katedře botaniky Univerzity Palackého v Olomouci. Ve své práce jsem provedla rešerši předešlého výzkumu, u každého druhu shrnula provedené studie a zhodnotila studie nedokončené zasluhující si práci dokončit. V praktické části své práce jsem se zaměřila na otestování dřívější metodiky na populaci verby bylinné v Sudetech, s důrazem na geneticky nejvariabilnější populaci v Krkonoších (Studniční stěna). Celkem 53 vzorků druhu jsem testovala pomocí 13 mikrosatelitů. Přestože jednotlivé kroky experimentů (extrakce DNA, PCR) byly úspěšné, nepodařilo se mi získat hodnotitelné výsledky, fragmentační analýza nepřinesla hodnotitelné výsledky. Budoucí analýzy tak bude pravděpodobně vhodnější zaměřit na jinou metodu. Klíčová slova: vrba bylinná, mikrosatelity, ohrožené druhy, Salix Počet stran: 54 Počet příloh: 1 Jazyk: český BIBLIOGRAPHICAL IDENTIFICATION Author's name and surname: Gabriela Čeplová Title: Application of microsatellites in Conservation Genetics of endangered willow species Type of thesis: Bachelor Department: Department of Botany Supervisor: RNDr. Radim J. Vašut, Ph.D. The year of presentation: 2020 Abstract: The bachelor thesis deals with the genus Salix of the family Salicaceae. It focuses on the most endangered autochthonous willow species and causes of their endangerment. These species have already been studied in the past at the Department of Botany of the Palacky University in Olomouc. In my work, I reviewed the previous willow research, summarized the studies performed for each species and commented the unfinished studies deserving to be completed. In the practical part of my work, I focused on testing the previous methodology for the population of Salix herbacea in the Sudetes (Bohemian Massif), with emphasis on the most genetically variable population in the Giant Mountains (Studniční stěna). I tested a total of 53 samples of the species using 13 microsatellites. Although the individual steps of the experiments (DNA extraction, PCR) were successful, I have not been able to obtain evaluable results, fragmentation analysis did not yield evaluable results. It would be more appropriate for future analyses to focus on another method. Key words: willow, microsatellites, endangered species, Salix Number of pages: 54 Number of appendices: 1 Language: Czech Obsah 1. Úvod ...............................................................................................................................7 2. Cíle práce ........................................................................................................................8 3. Vrby a jejich výzkum v ČR .............................................................................................9 3.1 Historie výzkumu vrb v ČR ......................................................................................9 3.2 Obecná charakteristika rodu Salix ........................................................................... 10 3.3 Ekologie vrb ........................................................................................................... 11 3.4 Ochrana vrb ............................................................................................................ 11 3.5 Přehled studovaných druhů a jejich charakteristika ................................................. 13 3.5.1 Salix herbacea – vrba bylinná ............................................................................. 13 3.5.2 Salix hastata – vrba hrotolistá ............................................................................. 16 3.5.3 Salix daphnoides – vrba lýkovcová ..................................................................... 18 3.5.4 Salix elaeagnos – vrba šedá ................................................................................. 20 3.5.5 Salix lapponum – vrba laponská .......................................................................... 22 3.5.6 Salix bicolor – vrba dvoubarvá ............................................................................ 24 3.5.7 Salix myrtilloides – vrba borůvkovitá .................................................................. 26 4. Praktická část ................................................................................................................ 28 4.1 Materiál a metodika ................................................................................................ 28 4.2 Rostlinný materiál .................................................................................................. 28 4.3 Extrakce DNA ........................................................................................................ 31 4.4 Polymerázová řetězová reakce (PCR) ..................................................................... 32 4.5 Fragmentační analýza ............................................................................................. 37 5. Výsledky ....................................................................................................................... 38 5.1 DNA ...................................................................................................................... 38 5.2 PCR reakce............................................................................................................. 39 5.3 Fragmentační analýza ............................................................................................. 39 6. Diskuze ......................................................................................................................... 40 7. Závěr ............................................................................................................................. 42 8. Literatura ....................................................................................................................... 43 1. Úvod Dřeviny jsou nedílnou součástí středoevropské krajiny. Známé jsou především dominantní nebo široce rozšířené druhy stromů, ve střední Evropě např. duby (Quercus robur, Q. petraea), habr obecný (Carpinus betulus), buk lesní (Fagus sylvatica) a další. V lužních lesích je dominantním druhem vrba bílá (Salix alba). Kromě běžných druhů u nás roste celá řada vzácných a ohrožených druhů dřevin, většinou s prostorově omezeným areálem rozšířením. Důvody jejich ohrožení jsou různé, některé druhy pravděpodobně vyhynuly přirozeným vývojem klimatu a krajiny (např. Betula humilis; Hendrych 1999), jiné druhy jsou vzácným reliktem dřívějších klimatických období (nejčastěji doby ledové jako tzv. glaciální relikty), z našich druhů se jedná např. o Sorbus sudetica, ale i o některé druhy vrb (Salix bicolor, S. hastata, S. herbacea aj.). Další příčinou je přímý vliv člověka (úbytek nebo fragmentace původních biotopů), jako dobrý příklad lze uvést opět vrby, druhy vázané na štěrkové náplavy (Salix daphnoides a S. elaeagnos), tj. biotop, který v ČR téměř vymizel kvůli regulaci vodních toků. Dalším významným faktorem je hybridizace a destruktivní vliv introgrese na vzácné rodičovské druhy. Silně negativní vliv hybridizace na populace ohroženého druhu je známý u višně křovité (Prunus fruticosa), která se masově kříží s višní obecnou (Prunus cerasus) za tvorby zpětných kříženců a introgresních populací (Macková et al. 2017, 2018). Všechny uvedené faktory se přímo týkají i našich vrb. Na katedře botaniky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci byla ohroženým vrbám věnována velká pozornost, pod vedením mého školitele, a i jeho impulsem, vzniklo na katedře 16 kvalifikačních prací (a 2 další nebyly dokončeny). Ty přinesly mnoho zajímavých výsledků, přesto výsledky jsou částečně roztříštěné ve zpracovaných kvalifikačních pracích. V rámci své bakalářské práce jsem se proto rozhodla udělat malé review dosud studovaných druhů vrb a jejich problémů. V praktické části pak navázat na předchozí práci Michala Sochora (2009) a Blanky Brandové (nepublikováno), kteří dříve testovali a úspěšně využili analýzu mikrosatelitů. 7 2. Cíle práce Moje bakalářská páce má dva hlavní cíle. Prvním je rešerše výzkumu ohrožených druhů vrb, které byly realizovány na katedře botaniky PřF UP. Snahou je shrnout řešené problémy a poukázat na studie, které si zaslouží dokončení. Úkolem mé práce je obecně sjednotit a udělat přehled dříve publikovaných prací jak bakalářských, tak diplomových, na katedře botaniky provedené