Polyploidizační schopnost jeseterů a její vliv na fitness - Hubálek, Martin (Jihočeská univerzita, 2022)
Jeseteři (řád Acipenseriformes) jsou považováni za jedny z nejstarobylejších ryb dosud žijících na planetě Zemi. Evoluce těchto "živoucích fosilií" je neodmyslitelně spjata s polyploidizačními událostmi. U chovaných populací mnoha jeseteřích druhů byla navíc pozorována spontánně vznikající polyploidie, která se dle dostupných důkazů náhodně vyskytuje i ve volné přírodě. Přetrvávající sklony jeseterů vytvářet polyploidní genomy zdůrazňují genomovou plasticitu těchto ryb a činí z nich vhodné kandidáty pro výzkum polyploidie. Vlivem indukované nebo spontánně vznikající polyploidie na fitness a fyziologii jeseterů se však doposud zabývalo pouze pár studií. Rozšiřování znalostí v této oblasti má zvláštní význam, neboť může pomoci objasnit, jak neopolyploidní jeseteři prosperují v akvakultuře nebo v přírodě, odhalit vliv současných polyploidizací na chov a konzervaci jeseterů, a prohloubit vědecké poznání důsledků polyploidie pro ryby. Druhá kapitola předkládané práce přináší optimalizovaný protokol pro vytváření biologicky triploidních populací jesetera malého (Acipenser ruthenus) pomocí retence druhého pólového tělíska (RDPT) hydrostatickým tlakem. S výjimkou této práce byla doposud aplikace tohoto typu šoku u jeseterů publikována pouze u jesetera krátkorypého (Acipenser brevirostrum). Na základě zjištění naší studie lze usoudit, že šok hydrostatickým tlakem může být pro produkci 100 % triploidů vhodnější než konvenčně používaný teplý šok, a zároveň vést k dosažení vyšší líhnivosti. S jeho použitím by tedy mohlo být triploidizované potomstvo jeseterů získáváno efektivněji. Měření relativního obsahu DNA v buněčných jádrech průtokovou cytometrií patří mezi nejběžnější metody určování ploidní úrovně jeseterů, její využití bylo však doposud omezeno na analýzu nativního materiálu. Výsledkem práce, popsané ve třetí kapitole, jsou ověřené metody pro desetidenní uchování různých typů jeseteřích vzorků. Navrhované protokoly jsou jednoduše využitelné, neobsahují centrifugace a umožňují terénní vzorkování. Ve čtvrté kapitole byla zkoumána životaschopnost a růst raných vývojových stádií autopolyploidních jeseterů malých v optimální (16 °C) teplotě a teplotách suboptimálních (10 a 20 °C). Její výsledky naznačují, že biologicky triploidní jeseteři malí se od jedinců běžné ploidie (normoplodi) neliší v přežití ani růstu, a to bez ohledu na teplotu. Životaschopnost embryí získaných tetraploidizací prostřednictvím zadržení prvního mitotického dělení (ZPMD) byla naproti tomu výrazně snížena už při inkubaci v optimální teplotě, a ještě výrazněji v teplotách suboptimálních. Biologicky tetraploidní prelarvy nebyly v suboptimálních teplotách schopné přežít, což poukazuje na jejich nižší teplotní toleranci v porovnání s normoploidy a biologickými triploidy. Biologická hexaploidie je u jeseterů zřejmě letální, neboť jedinci získaní z kombinované indukce RDPT a ZPMD nepřežili prelarvální periodu v žádné z testovaných teplot. V páté kapitole této práce byl popsán zkoumaný vliv polyploidie indukované prostřednictvím RDPT na kritickou rychlost plavání, fyziologii a hematologii devítiměsíčních juvenilů dvou čistých jeseteřích druhů, jesetera malého a jesetera sibiřského (Acipenser baerii) a jejich reciprokých hybridů. Z výsledků měření kritické rychlosti plavání vyplynulo, že se RDPT-indukovaní polyploidi obou čistých druhů a hybridů ve své výkonnosti nelišili od normoploidů. Hematologická analýza odhalila, že polyploidi získaní indukcí RDPT byli z hlediska úrovní krevního hemoglobinu a hematokritu schopni plně kompenzovat nižší počet erytrocytů v porovnání s normoploidy. Studie rovněž nepotvrdila, že by RDPT-indukovaná polyploidie ovlivňovala stresovou odpověď. Tyto výsledky naznačují, že polyploidi jeseterů vzniklí z RDPT netrpí žádnou významnou fyziologickou limitací a po stránce fyzické zdatnosti jsou srovnatelní s jejich protějšky běžné ploidní úrovně.
Polyploidization capacity of sturgeons and its influence on fitness
Keywords: Chondrostei; polyploidie; triploidie; tetraploidie; hexaploidie; průtoková cytometrie; Chondrostei; polyploidy; triploidy; tetraploidy; hexaploidy; flow cytometry