Consequences of the mating system shift on the evolution of sexual traits in flowering plants

Abstract

The diversity of reproductive strategies among angiosperms is considered as a key feature behind their success as one of the most species-rich group of land plants. Among them, the transition from outcrossing to selfing appears as one of the significant reproductive strategies altering the evolution of key sexual traits, underlying genes and speciation processes. Although the impact of transition to selfing on reproductive traits is well documented, its consequences on sex-specific selection at the trait and gene level remain unexplored. In this thesis, by combining developmental and comparative -omics approaches, I aimed at investigating the consequences of mating system shift on the evolution of male and female traits, underlying molecular mechanisms, and subsequent impact of this shift on establishing reproductive barriers in flowering plants. I focused on species that have undergone transitions to selfing across the plant model genera Arabidopsis and Capsella, with transition times ranging from 10k - 600k years old. In case studies 1 and 2 (CS1 and CS2), I investigated how the evolution of sexual traits and underlying molecular mechanism is impacted by the transition to selfing under the theoretical frame of sexual selection. Together with experimental approaches, I used transcriptomic data to...

Diverzita reprodukčních strategií mezi krytosemennými rostlinami je považována za klíčovou vlastnost, která stojí za jejich úspěchem jako jedné z nejvíce druhově bohatých skupin suchozemských rostlin. Mezi těmito strategiemi je přechod od cizosprašnosti k samosprašnosti jednou z významných reprodukčních strategií, která ovlivňuje evoluci klíčových pohlavních znaků, souvisejících genů a procesů speciace. Ačkoli je dopad přechodu k samosprašnosti na reprodukční znaky dobře zdokumentován, jeho důsledky pro pohlavně specifický výběr znaků a genů zůstávají neprozkoumány. V této disertační práci jsem kombinací vývojových a komparativních -omických přístupů zkoumal důsledky změny rozmnožovacího systému na evoluci samčích a samičích znaků a za nimi stojících molekulárních mechanismů a následný dopad této změny na vznik reprodukčních bariér u krytosemenných rostlin. Zaměřil jsem se na druhy, které přešly k samosprašnosti v rámci modelových rodů Arabidopsis a Capsella v období před 10 tisíci až 600 tisíci lety. V případových studiích 1 a 2 (CS1 a CS2) jsem zkoumal, jak je evoluce pohlavních znaků a za nimi stojících molekulárních mechanismů ovlivněna přechodem k samosprašnosti v kontextu pohlavního výběru. Spolu s experimentálními přístupy jsem použil transkriptomická data k identifikaci molekulárních...