Retikulátna alebo divergentná evolúcia? Objasnenie procesov, ktoré stoja za veľkou druhovou bohatosťou a endemizmom v rodoch čeľade Brassicaceae
APVV-21-0044, 2022-2026, vedúci projektu: Karol Marhold
Retikulátna evolúcia je pozoruhodná téma výskumu, ktorá si v posledných rokoch získala zvýšenú pozornosť najmä vďaka pokroku v poznávaní genómov a vývoju nových vedeckých metodík a prístupov. Dnes sa už všeobecne akceptuje fakt, že introgresia a hybridizácia významne ovplyvňujú evolúciu rastlín, ale naše poznanie týchto procesov a ich dopadu na diverzifikáciu a speciáciu je stále nedostatočné. Projekt sa zameriava na štúdium retikulátnej evolúcie v štyroch rodoch z čeľade Bras sicaceae (Alyssum, Cardamine, Erysimum a Odontarrhena). Našim cieľom bude detailnejšie preskúmať, aký vplyv mali retikulátne udalosti na evolúciu študovaných rodov, zistiť, či vysoký podiel endemitov je dôsledkom opakovaných, nezávislých polyploidizačných udalostí alebo skôr dôsledkom zvýšenej diverzifikácie už vytvorených polyploidných línií. Budeme tiež študovať, ako mohli zmeny v areáloch druhov v minulosti aj v súčasnosti stimulovať introgresiu či alopolyploidnú speciáciu a budeme tiež sledovať spôsob a tempo evolúcie genómu alopolyploidov. Na dosiahnutie cieľov sme si zvolili komplexný metodický prístup, v ktorom budeme spájať metódy fylogenomické (RADseq a HybSeq metódy sekvenovania novej generácie, doplnené aj o analýzu mikrosatelitov), cytogenomické, cytometrické a morfometrické, ako aj modelovanie ekologických ník. Rozmanité dáta, zhromaždené z rôznych metodík a zdrojov, nám umožnia pozrieť sa na študované javy a procesy z odlišných uhlov pohľadu a získať tak o nich ucelenejší obraz. Keďže naše štúdium bude zamerané na rôzne skupiny druhov, poskytne nám to aj možnosť porovnávania a výsledky nebudú len druhovo alebo rodovo špecifické, ale umožnia nám odvodiť aj spoločné a všeobecnejšie platné mechanizmy retikulátnej evolúcie rastlín.
Integrative Bioinformatics Analysis of Next Generation Sequencing Data for Advanced Plant Research
Plán obnovy a odolnosti SR, Štipendia pre excelentných výskumníkov a výskumníčky R2-R4
09I03-03-V04-00494, 2024-2026, Marek Šlenker
Rýchly pokrok v botanike, najmä v oblasti fylogenézy rastlín a skúmania pôvodu polyploidných druhov možno bezpochyby pripísať rozšírenej aplikácii metód sekvenovania novej generácie (NGS) v posledných rokoch a súčasnému rozvoju bioinformatických nástrojov určených na spracovanie týchto údajov. Aj keď sú tieto metódy univerzálne a široko použiteľné, čoraz viac sa dostáva do popredia potreba prístupov, ktoré zohľadňujú jedinečné vlastnosti študovaných druhov rastlín. Hlavným cieľom tohto projektu je poskytnúť inovatívne bioinformatické riešenia šité na mieru na analýzu NGS dát a získať odpovede na špecifické vedecké otázky. Vyvinuté skripty a nástroje budú verejne sprístupnené, čím sa uľahčí ich použitie iným výskumníkom v ich štúdiách, a zároveň to umožní prípadné úpravy na zabezpečenie ďalšieho vývoja.
Objasnenie skrytej diverzity a evolúcie v polyploidných komplexoch druhov
Plán obnovy a odolnosti SR, Štipendia pre excelentných výskumníkov a výskumníčky R2-R4
09I03-03-V04-00489, 2024-2026, Judita Zozomová
Je všeobecne známym faktom, že celková biodiverzita na svete je nedostatočne známa a preskúmaná, čo prekvapivo platí aj pre flóru Európy. Veľa druhov so širokým areálom v ekologicky rozmanitom prostredí v skutočnosti predstavuje komplexy viacerých, doposiaľ nepoznaných druhov. Tento projekt je zameraný na preskúmanie a pochopenie evolučných procesov v takýchto komplexoch druhov, obzvlášť tých s vysokým zastúpením polyploidov a očakávanou, či dokonca dnes aj pozorovanou retikulátnou evolúciu. Projekt kladie dôraz na interdisciplinárny prístup s využitím viacerých metód, pričom bude aplikovať rôzne teórie a prístupy a využije najnovšie fylogenomické a cytogenomické techniky, ako aj bioinformatické algoritmy a nástroje. Projekt má za cieľ významne pozdvihnúť a rozšíriť vedecké smerovanie a záber výskumníka a tiež aj hostiteľskej organizácie a to aj vďaka posilneniu medzinárodnej spolupráce.
Za hranicou viditeľnosti: Objavovanie skrytej diverzity a nedávnej speciácie pomocou fylogenomiky
VEGA 2/0010/25, 2025-2028, vedúca projektu: Judita Zozomová
Cieľom projektu je preskúmať evolúciu nedávno diferencovaných a druhovo bohatých skupín rastlín, pre ktoré je typická rozsiahla, ale slabo štrukturovaná variabilita, nejasné ohraničenie druhov, komplikovaná retikulátna a polyploidná evolučná história, ako aj prítomnosť skrytej (kryptickej) diverzity. Pomocou fylogenomického prístupu a s použitím dvoch účinných metód sekvenovania novej generácie získame a spracujeme dáta zo stoviek až tisícov lokusov v genóme veľkého počtu jedincov. Modelovými objektami na toto štúdium budú dva rody z čeľade kapustovitých, Odontarrhena a Erysimum, s pomocou ktorých objasníme spoločné evolučné sily pôsobiace v takýchto skupinách rastlín, ako aj jedinečné a vzácne procesy, ktoré prispievajú k širokému spektru faktorov ovplyvňujúcich diverzitu a evolúciu nedávno diferencovaných rodov. Tento projekt umožní presnejšie hodnotenie skutočnej druhovej diverzity v Európe a tiež zásadne prispeje k lepšiemu chápaniu evolučných procesov rastlín.
Důsledky celogenomové multiplikace na klonální rozmnožování u rostlin: od genů k distribučním paternům
GAČR 24-12318S, 2024-2026, vedúci projektu: Patrik Mráz (Katedra botaniky, Karlova Univerzita, Praha), riešiteľ z CBRB SAS: Barbora Šingliarová
Cieľom projektu je určiť vplyv polyploidizácie (celogenómovej multiplikácie) na reprodukciu rastlín, od meiózy a vegetatívneho rastu až po klonálnu štruktúru a genetické/fyziologické faktory zodpovedné za zmeny v reprodukčných stratégiách rastlín.
Neopolyploidy majú, v porovnaní so svojimi diploidnými predkami, v dôsledku porúch meiózy a negatívneho vplyvu interakcií medzi majoritnými a minoritným cytotypom, znížený fitnes. Schopnosť klonálneho rastu môže z tohto pohľadu zvýšiť pravdepodobnosť udržania a následnej evolúcie neopolyploidov v populáciách. Zatiaľ však nie je známe, či polyploidizácia môže byť priamou príčinou zvýšeného klonálneho rastu, aké gény a fyziologické faktory sú v pozadí tejto vlastnosti a aké sú ekologické dôsledky zmien v schopnosti klonálneho rastu v rámci príbuzných cytotypov. K zodpovedaniu týchto otázok sme si vybrali modelový druh Pilosella rhodopea (diploidy a autopolyploidy) a súbor navzájom sa dopĺňajúcich observačných, anatomických, biochemických (fytohormóny) a molekulárno-genetických (mikrosatelity, transkriptomika) prístupov. Projekt prispeje k pochopeniu vplyvu autopolyploidizácie na evolúciu, regulácie a dedičnosti nových znakov súvisiacich s reprodukciou, a tým k objasneniu evolúcie neo-autopolyploidov.