MODULARIZACE VÝUKY EVOLUČNÍ A EKOLOGICKÉ BIOLOGIE
CZ. 1.07/2.2.00/15.0204
■ USTAV £ BOTANIKY r ZOOLOGIE
1
Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin Historie systematické botaniky
Petr Bureš
evropský
sociální fond v ČR
EVROPSKÁ UNIE
MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY
OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost
IMI
2:
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Vývoj klasifikace rostlin
Zpočátku uspořádání rostlin jen nevědomé uspořádání kapitol či popisů rostlin v knize, bez explicitní potřeby klasifikovat.
Od antiky do renesance (zhruba do 16. století) byla botanika aplikovanou vědou = součástí lékařství, farmacie a alchymie
Antické Řecko (4-3. stol. př. Kr.) - Theophrastos
Theophrastos gymnasiarcha Lykeionu v Athénách      Renesanční vydání
371 -287 př. Kr. História plantarum
Peri fyton historias = História plantarum; ca 500 druhů rostlin hlavně stredomorských ale také z výprav Alexandra Makedonského do V Asie.
Klasifikace na habituálním principu: stromy, keře, byliny vytrvalé, byliny jednoleté
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Antický Řím (počátek letopočtu) - Dioscorides
mm
Pedanius Dioscorides
1 stol.
Lékař římských I
legií-prošel s C
nimi mnohá s
území, kde &
sbíral neznámé ^
rostliny É
v
Dioscorides sbírající rostliny během pochodu 4 římských legií - ilustrace Roberta Thoma z r. 1950 i
Dioscorides popisující mandragoru - obraz Ernesta Boarda z r. 1909
Poprvé užil termín botanike = nauka o
rostlinách v díle Perí hyles iatrikes = De matéria medica
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Antický Řím (počátek letopočtu) - Dioscorides
Byzantský přepis                Řecký přepis Arabský přepis Renesanční latinské
Dioskoridova                   Dioskoridova Dioskoridova vydání Dioskoridova
De matena medica De matena medica De matena medica De matena medica
6. stol.                           10. stol. 14. stol 1554
Po staletí přepisován a překládán ...
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Antický Řím (počátek letopočtu) - Dioscorides
Mattioliho České vydání Mattioliho
Comentarii in libros sex Pedacii Dioscoridis Herbáře
1554 1558
Hcrijrum   -Víra    non   rcc ^uu   cÁulu. niter. Ncc   my c   tc    dar us    ha.c J**J>er aru jun
i;.:-.. .. i ■ i    ,.i..r-. •------... . , ..ggif y
TETRl ^TNDRE^fB
M A T T H I O L I
MEDICI  S E N E N SIS Commcnrani,
IN LIBROS SEX PLDACII DIOSCOKID1S
AS A Z A K S R I, DE   M E D I C A
quint plunnm plisarum A animation
Vesnít, in *fflŕoni Erafinuna, jrpud \ Hvccwrum Valgriilui M    D    I  I I t I.
25D(mctf/rodmi x>Wmi a f igíimmt píc* rromtť j) sřctcMnpmí/poMé ptambo a jxt
ŕo JwéfwŠrojta íSpíin/o jí>o(xitt/ p tare mno$»m( a jfoflhwmť fetŕarj|ra>qitri ro jíiogmcim /ejéfílo taŕofcp rríŔá »jiáíncm $a jpŕu prwé Wp&an nebnť: oo ©oftora *Bctra ® nt>ŕ<-gcfeaetbwía 6eiKti|td)o/2T«pjafmcg|]ifco 5lrcp«
rnjietc Jc0mjn5» lt'pí<6lljb» Änwttulio Itf«ŕt/TOfptw w i» litlfPí Kj«a fofmý/a p? pco ÓtxaK bobrt ©brw.JHlaow Kiulow|iw<t £5<ľ<b»' im ÍWta Ricí/oo ©o* ft»raO»!>«4|1<Ai(3fa$6i3tu pčelo* yacf/A veaoK vftdpvm
»
při řoncD príbano řratfc naučemí a
ípráttw/o ro jltcjnán ©ifipffoaxmij« fxtlemj íQoty
e nrťc[ď .i prťt.imj E cafowfma poJmq n.-.Iciirrnu / EtcPQ nrtolifo 3p*rtAú»wn / aI( y góifm ft&B |< w nm t»dMgt|/C«bčc i"< mtfin 6a&nn moor.
(Bcfí taft trogíi Snbc;;: CBcí>crt poMtamtn fowrtffpdj/
BrnWP*i«Ci(^*/i>^oM<»ffiwi/P«*>l« tlonecŕ «iKÍ>iil>a»wftbMi!y.
ta Ä3ckntrp(ta j ifttxiupiw.
M.   D. LXIL
Stal se hlavní inspirací renesančních bylinám
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Renesanční bylináře
(16-17. stol)
i I
řn^e,,,,,,,.^^
......::........—»
. eriíhtíl/       »ffr „.„,,.,.;*'........"".
, •»'.«icn.!„':;v'"'""' "" ,s",a~ r...
.    -W------ * <'•►*»,
■',. ,„,l.a".M.i»Nr(l
-......■r-"---.......__
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Němečtí renesanční otcové botaniky (16. stol.)
1488- 1534
Habituálně podobné druhy např. čeledí Asteraceae, Apiaceae, Lamiaceae pohromadě = intuitivně přirozené uspořádání na habituálním principu
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Hieronymus Bock
(Tragus) 1498 - 1554
Leonard Fuchs
1501 - 1566
Fenomenální ilustrace Hans Weiditz jun.
předlohy k dřevořezům v Brunfelsově herbáři
corum T  o   M  v   s bccundu!.
F    R   A   G    A    R    I A.
Otto Brunfels
% stránkové dřevořezy Fuchsova herbáře (podle obrazů Albrechta Meyera a Heinricha Fúllmaurera) byly znovu použity pro první kapesní atlas rostlin na světě ;storia stimium, 1549
Leonard Fuchs
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vy
Herbáře = kolekce preparovaných rostlin
Vynálezce herbarizace rostlin = Luca Ghini
prefekt botanické
[| zahrady v Pise.
. ...i.--.r--.i.i>*
Nejstarší herbářovou sbírku v Čechách vytvořil
Jan František Beczskovsky,
křížovník řádu s červenou hvězdou. (Přelom 17/18. stol.)
ČR je v počtu herb. položek na 1 obyvatele na 5. místě na světě
Před námi Švýcarsko, Švédsko, Finsko, Rakousko
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Herbář je nepřekonanou konzervační metodou
1. uchovává data o morfologické variabilitě, geografickém rozšíření, ...
2. dává možnost kontroly těchto dat
3. z herbářových položek lze také na rozdíl od literárních dat či počítačových databází izolovat DNA
4. jedinou formou jak uchovávat nomenklatorické typy
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Herbářové
Karlova univerzita PRC
Národní muzeum PR
Moravské muzeum BRNM
Masarykova univerzita BRNU
Bot. ústav Průhonice PRA
Muz. Olomouc OLM
Muz. Opava OP
Muz. Pardubice MP
Muz. Litoměřice LIT
Muz. Roztoky ROZ
Palackého univerzita OL
Muz. České Budějovice CB
Muz. Plzeň PL
Muz. Hradec Králové HR
Muz. Třebíč ZMT
Muz. Mikulov MMI
Muz. Jihlava MJ
Muz. Liberec UM
Jihočeská univerzita CBFS
Muz. Chomutov CHOM
Muz. Zlín GM
Slov. nár. múzeum BRA
Bot. ústav Bratislava SAV
Komenského univerzita SLO
Tech. Univ. Zvolen ZV
Muz. Tatr. Lomnica TNP
Univ. P.J.Šafárika KO
Polnohosp. Univ. Nitra NI
sbírky nad 30 tis. v České republice a na Slovensku (stav v r. 2014)
2 200 000 2 000 000 903 000 634 000 250 000 200 000 190 000 124 000 104 000 101 000 100 000 141 000 85 000 68 000 58 800 50 000 47 000 35 000 35 000 30 000 30 000
468 000 323 000 175 000 41 000 40 000 40 000 35 000
m
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Největší světové herbáře (nad 5 milionů položek - stav v r. 2018)
Museum National d'Histoire Naturelle	Paris, France	P	8
New York Botanical Garden	Bronx, New York, USA	NY	7,8
Royal Botanic Gardens	Kew, England, UK	K	7
Missouri Botanical Garden	St. Louis, USA	MO	6,6
Komarov Botanical Institute	St. Petersburg, Russia	LE	6
Conservatoire et Jardin botaniques	Geneva, Switzerland	G	6
Naturhistorisches Museum	Wien, Austria	W	5,5
British Museum of Natural History	London, England, UK	BM	5,2
Harvard University	Massachusetts, USA	GH	5
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Z čeho sestává herbářová scheda? -
Musí na ní být:
1. naleziště
2. stanoviště
3. sběratel
4. rok
Je vhodné aby na ní bylo:
5. jméno rostliny
6. jméno herbáře
7. datum
8. nadmořská výška / zeměpisné souřadnice
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
bylo jich několik set 200-500
3ní bylinářích nebyly rostliny hierarchicky iy
HERBA
R   V M
V   I   V   M! SICONOI
aJfuairxinBuiJoorin.íuiru cum dihgcnaa & tnifaco dfcgiux,
isiUíL-tn E F F PS C Tt B v • cjnmátm.ingrarumik» K ni illiat, & txsiurn rrnaúcntit Hcrbirvr Mf Jiťlna?, P B R     O T II.     I K V N f, Vccrntftliur. M. o. xxxij.
ä p p ii n o i x itMtpgfaikuía &aJ-
1/
ntanifoiĎoac HHPiICtVH. ]tan IikIcx Concretomm fingiilorum. Aittraond^W i n.....S.lionJ,™™
r, Cl>
Nn/6«ftn »nt> 25a>mfn.fampt irtn Jnlcbtárfo    CtiitfíJyn íantxti
iracblat Ja ď íxt>Uťi<Kn <i<|aitlt<txr trob irŕlíjí<|rimt>tfr <;tb:.iu.-ť m n íxv Jojw v (í(i(íi?bargtbm Ctib« g<lúnbrb<u }ii pirbtnivtuib)úKIm! lfj*ib! n«íUi<b wtb rrôftlt<t> Vo:ab bon c\cmcmrti onfÁlfv gcnrt?.itm.   I>ur<t> k hifsronvmvm iock <w*i»«jirírn|«Trri<icm|t<r«rf.irun3 Ä- b*r<t««bcn.
99n& |<fpfttfep $$Ktn (Tc!|]kj ôbcrfcj cit/crí • ;T-«
Vi £ gcmtt>Kf.m: t hí!>fctxtt arttgcn vnb úbítdjfn ^ijjutfti
bar íucutttr ,tUcn<l>Ub<ii gť)i<rc(.
f?ftnjľ>i**rn.,<I«íxa
~í.«ír(Ibf<<ioi»íbK C.mnifWvirnXSiltťbtfrtvmmm ber
M "
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
jednoúrovňová (lineární) klasifikace =
přiřazení jmen k objektům ■■■■■■■■■■■■
Příkladem vynuceného přechodu od lineární klasifikace ke klasifikaci hierarchické je knihovna
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Umělé hierarchické systémy rostlin (konec 16. stol)
italský lékař a botanik Andrea Cesalpino, osobní lékař papeže Klimenta VIII. Dílo: De plantis (Florencie 1583) (16 knih o rostlinách)
Andrea
(Caesalpinus) 1519 - 1603
Jako Teofrastos považuje dřeviny za samostatnou skupinu, byliny dělí do skupin dle generativních znaků:
(1) tvar plodu
(2) počet semen
(3) počet přihrádek v semeníku
(4) stavba květu
Clr.il Citfrm. Al'.íO -j . ,
l Vií-j i j
PL A N-
luux »rl
Vf-i (■•■Ji
lul.
íi iclilo H a rriS-
ftri
booi
CS
dueUa ,/c"r"»»*tJi VI
^ ICOKCpCKCLVII
qiiiilojjJicie Sinanibo» X
\ «ribva XI
J XII
/ dwfatfc. XIII
(.FoJoilM XIV
DE PLANTIS
LIBRI XVI-
ANDREAE CAESALPINI A R E T I N I,
Medici clariísimi, rJoftiíšimiq,- atque Philofophi celeberrimij ac íubtiliíšimi.
JĽD SEXEtilSSlMVM FILAKCISCVM Mtá»m,Magnum ^Attmriii Vuccm.
F L O R ENTI AE, Apud Georgium Marefcottum,
M D L x x x 111.
■ Saaioibqi «Wim»*-
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Druhové diagnózy (počátek 17. stol.)
Počet známých druhů rychle rostl - od dob "německých otců botaniky" za necelých 100 let se víc než zdesateronásobil.
T
Švýcar Gaspard Bauhin použil krátké a výstižné diagnózy = soubon
roznsovacicn znaKi k pojmenování rostlin a zároveň jako determinační pomůcka = určovací klíč
J,
CASPARI BAUHINI l£
Viri CUrif
n I N A S
T H E A T R I
' BOTANICI
in theophrastiedÍoscoridis
plinii et botanicorvm qui ä feculo fcriprerunt
plántARVM CIRcItER SEX millivm
AB  IPSIS  EXHIBIT.ARVM N   O   M   I   N A
cum earundemSynonymijs &difl£erentijs
mcrhodice Jrcmdum gtfíím é- flkeift prepojení.
OPVS X L.  A N n O R V M
Himaiopcrt experkam ad Autom sutoguiphum jrcctifmim*
IMPENSIS  JOANKIS REG1S clo  lat  i-XXI. sf
Pinax theatn botanici (1623
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Pojem a definice druhu (1686)
John Ray
1627 - 1705
"abychom mohli začít rostliny inventarizovat a správně klasifikovat, musíme se snažit zjistit některá kriteria na rozlišení tzv. druhů. Po dlouhém a usilovném výzkumu jsem nezjistil jiné kriterium na rozlišení druhů než jsou diferenční znaky, zachovávající si při rozmnožování semeny svoji
stálost."
: ihbéí
JOANNIS RAII?
Societatis Regiae Socií,
Hifi: or i se P lati ta rum
TOM US TERT^.V/$i^-r
SUPPLEME NT«|'
Duorum prseccdentium:
Species omneš vel omifías, vel pol Volumina illa cvulgata editas, prara
Druh je podle Raye skupinou jedinců, kteří jsou v rámci své variability geneticky stálí. (História generalis plantarum, Londini 1686-1704)
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Carl Linne - v A	Tchol umělé klasifikace (pol. 18. stol.) Carl Linné synteticky navázal na vše progresivní co zjistili nebo zavedli jeho předchůdci: • John Ray — definice druhu • August Bachmann — binomická nomenklatura • Joachim Jung — morfologická terminologie • Joseph Pitton de Tournefort — hierarchie taxonomických jednotek • Gaspard Bauhin - diagnózy Tabulky zobrazující tvary listů - v Linnéově Philosophia botanica 1751				
~--		(M TABULA I. POLIA  SI M P I- I C 1 A. Fit. t. OrhldilJtimi.             ji. D*f!:ta*-i*MtUm. i. Subroiutidiira.              JJ. Duf! ;n*-irniimm. j. Oral um.                      J4. (..■-. ■ /ttm.	íi  .., č Ti ľ Ť> 7v AAr^ •	190 TABULA II .	
uari Linne (Linnaeus) 1707-1778		4. * ľ.-j.ŕ, s. ŕ...                 ||.   : .■  . ■ .-"umnú ). OblotiHum.                   ) '1. Ohnu cmtfm. d. 1. . 1 .   -:_m. 17-7. Linwrt.                    |«. Onuium. B. Subulatum.                19. Cr.tpum. g. Reo í forme,                40- Obrúsim. 10, 1 ľ:.l.ľi"r.                   41. .Yíi 1 :m. ti. LimiUium.             41.          d m. U. lt.nK'■■'4J- 0*«in» if.              . ..                 44. LJnirjjtiuiiun acuič. 14. CvÍjit-SjgatMum.      4f. ^« ■»'/•*•"« «••«'£'■»*'■■■ ■ f. Káňatům.                 46. Ktiuium. 16. F u um.                  47. Pilotná. 17. 1 :n   '                             +      ľ 1 1 tin ■>..■!:. 18. .'-fr -1 ;m                 49. t.  :'.! i. 19. Lotuiuiti.                ro. Ciiliium, 30. QuinquangeLm.         fl. Ragman, tu Lr"íiun.                    fi. Vcnotum. 31. ľ.i  tu: 1"'.                       <; NcTTOIUm. 1J. 1 .. .1 i., .n.             [4. Papiltiwuia. 34. Lwiniatum.               j (. t.mgj.foc toe. if. Siniiitum.                 5* Aelnacíiorroe. a&. li. ■...•■1-nwm,        r?. DoUbiiŕoímc-37. Rtll Irm /■» MTIM.        f8. ľ l.'i Je. 3«. Panftuto,                  J9. Triqurtrum. 39.  ľ.'r'j',.Tl.                         6O. ( .1 ■ ■ ..       . 1 ■'. 30. Dt.-MituB.                   61. '■ .., Ji. Scuatutft.                    dl. Icío. TY-	tóóisSoo "mm	».Dilta»--                                                                                   C;-{ ^ Ľ ) :-:=         ; , I "■—-7*             -Í !.    íl- w T .v0^ ~ =       ' ; \ :.ít £V !-----— ••íHľír^^^-'..x -7. ImuHin, *Sití$Í-11 ,- iiľj'iliii   -j.: v£   , Da/i ■Jít~f'"J:>">.                                                 1        '^jf'í.                      ' jj 79. ľi.'(irj'uji, Triflitstrttn^um.                                                                ■ t       ••—     Lj       j                            »_ So. Tripinmium (Stmg.) limt tmjiri.                                                * .    '„     L»    *         1 * "" HER-                       -ív.         lL^~^'V"jA *	
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Species plantarum (1753)
HO L MIM. Imhmm lacres-tii salvu.
24 tříd dle počtu, délky, srůstu tyčinek a pestíků, tedy pohlavních orgánů je proto nazýván systém sexuální
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Plantae hybridae (1751)
Mezidruhová hybridizace = způsob vzniku nových druhů
N9.   18. XXXII.
PLANTS HYBRIDJE,
q U a s,
Sub PRISIDIO,
d. d. Caroli LINNíEI,
PUBLICA disquisitioni
S I S T i T
STIPENDIARIUS   NESSF. LIATÍUS,
JOANNES Jnis HAARTMAN,
AUSTR O-F INLANDUS. Upsali k, 2.3 Novembr. 17J1.
0
MNIUM fere unanimis diu fuit confenfus , viva 'iinia ex femine propagari ; foetus eandem inire vivendi Jtäonem , quam antea parentes ; fmgula intra fuas Tec'es multiplicari, atque adeo univerfa viventia , Wia in principio inftituta erant, talia etiam in pofte-*w<1 fine Ipecierum} vei rnutatione , vel mixtione per-
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
První přirozené systémy (2. pol. 18. stol.)
Michel Adanson
1727 - 1805
in
Antoine Laurent de Jussieu
1748 - 1836
1763
58 čeledí
1. komplex morfologických znaků
2. hodnota všech znaků stejná
1789
rozpracoval systém svého strýce Bernarda 20.000 druhů ve 100 čeledích a 15 třídách
1. v diagnózách čeledí má vztahy k sousedním čeledím
2. tyto vztahy použil jako třídící kriterium
3. hodnota znaků (hlavně stavba květu) v různých skupinách různá
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Objev a zobecnění rodozměny (18/19. stol)
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Objev a zobecnění rodozměny (1. pol. 19. stol)
1796 - první zobrazení klíčení spor kapradin a vznik sporofytu na gametofytu John Lindsay (britský lékař působící na Jamaice)
1851 - rodozměna = životní cyklus všech výtrusných vyšších rostlin - Wilhelm Hofmeister (1824-1877
německý botanik)
874 - genetická podstata haploidní a diploidní fáze -iduard Strassburger (1844-1912, prof. botaniky univ. v eně)
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Objev principu opylení rostlin (1. pol. 19. stol)
Giovanni Battista Amici (1786-1863) prof, fyziky v Mondeně
1823 objevuje pylovou láčku, jež proroste krz čnělku do semenníku.
sservazioni microscopiche sopra varie piante (Mondena 1823)
sperms
Carl Wilhelm von Naegeli (1817-1891) prof. botaniky na univ. v Zürichu
1842 studuje dělení buněk uvnitř vznikajícího pylového zrna
Zur Entwicklungs-geschichte des Pollens bei den Phanerogamen. (Zürich 1842).
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Objev principu oplození rostlin (2. pol. 19. stol)
1877 popis dělení a diferenciace buněk uvnitř zárodečného vaku
Über Befruchtung und Zelltheilung (Jena 1877)
Eduard Strassburger, 1844-1912, prof. botaniky univ. v Jene
1898 objev dvojího oplození u rostlin
Novyje nabljuděnija nad oplodotvorenijem u Fritillaria tenella i Lilium martagon, které vyšlo jako součást sborníku Dněvnik X. sjezda russkich estěstvoispytatělej i vracej v Kijevě.
Sergej Gavrilovič Navašin, 1857-1930, prof. botaniky na univ v Moskvě
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Evoluční teorie (2. pol. 19. stol.)
1859 evoluční teorie - Angličan Charles Darwin (1809-1882).
On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life. (O vzniku druhů přírodním výběrem neboli uchováním prospěšných plemen v boji o život) (1859).
1866, Němec Ernst Haeckel (1834-1919) vyslovuje zákon rekapitulace = biogenetický zákon: ontogeneze = zkrácená fylogeneze (v temže roce zavádí pojem ekologie jakožto vztah organismu a prostředí).
1846 Angličan Richard Owen (1804-1892) definoval homologie a analogie / později obdoba v Hennigových apomorfiích a SLi homoplasiích
Report on the archetype and homologies of vertebrate skeleton
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Paleobotanické přístupy (počátky)
Johann Jakob Scheuchzer (1672-1733) švýcarský kartografa lékař
1709 - Herbarium diluvianum- první vyobrazení nálezů fosilních rostlin, zejména otisků listů kapradin z karbonu a permu a také třetihorních nálezů krytosemenných - zejména listů stromů
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Paleobotanické přístupy (19. století)
Kašpar Maria Šternberk(1761-1838)
český botanik, mineralog a geolog zakladatel národního
muzea (1818)
1820-1825 Versuch einer geognostisch-botanischen darstellung der flora der vorwelt- „Nástin
zeměznalecko-botanického přehledu flóry prasvěta"
= „starting point" nomenklatury
fosilních rostlin
mam
MĚ
Alexandre Brongniart (1770-1847)
francouzský chemik, mineralog a geolog - Histoire des végétaux fossiles (1828-37)
1828 - první periodizace fosilní flóry do 4 období - výtrusných rostlin, jehličnanů, cykasů, kvetoucích rostlin
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Übergipfelung
Paleobotanické přístupy (od 1. pol. 20. stol.)
Skot Robert Kidston a Brit William Henry Lang během 1. svět. války studovali fosilie u obce Rhynie ve Skotsku
Popsali řadu unikátních prvních terestrických rostlin - ryniofytů
Včetně jejich anatomické stavby
Telomová teorie: evoluční základ všech rostlinných orgánů = prastonek = telom Z jeho prostorové dichotomické podoby u ryniofyt vznikly různé typ
V, /;
Pianation
Verwachsung im Blatt
1! Iß T
větvení stonku, postaven a uspořádání sporangií a listy u všech dalších rošti
Reduktion Einkrürnmung
Verwachsung in der Achse
list}
\ J
Na základě studia fosilních rostlin, zejména ryniofyt, ji poprvé postuloval roku 1930 Němec Walter Zimmermann (v díle Die Phylogenie der Pflanzen).
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Theodor Boveri
1862-1915
Hugo de Vries
1848-1935
Chromosomy v rostlinné systematice (20. stol.)
1842 - Švýcar Carl Wilhelm von Nägeli pozoruje 12 Bfifcl ' JH subcelulárních šlemovitých shluků (chromosomů)
během studia vývoje pylu u Tradescantia virginica ^Saí
^JÉ 1882 - Němec Eduard Strasburger si poprvé všímá,
H|l že počet diferencujících chromosomů je při mitóze stálý.
■ Boveri
1915 1888   „Počet  chromosomů:   druhově   specifický ^^^^m
2H stabilní znak" - německý cytogenetik a anatom
31 Theodor Boveri.
1886 nová polyploidní forma Oenothera lamarckiana „Gigas" - Holanďan Hugo de
Vries (chromosomy analyzovala u tohoto polyploida v roce 1907 Američanka Anne Lutz)
1917 Švéd Ojvind Winge - role chromosomů a Polyploidie v evoluci a klasifikaci rostlin
Ojvind Winge
1886-1964
V rostlinné systematice se chromosomy zjišťují od 20. let 20. stol. Dnes u 25-30% rostlinných druhů znám počet chromosomů
Od počtu chromosomů k velikosti genomu průtoková cytometrie (konec 20 stol.)
FLOW CYTOM6TRY
Od poloviny 80. let 20. stol. prodělává dramatický rozvoj
Původně sloužila k analýze krevních buněk
U rostlin umožňuje měření obsahu DN a stupeň ploidie v buněčných jádrech
Efektivní a šetrná metoda umožňující sledovat mikroevoluční procesy v populacích
Vedle Polyploidie, velikosti genomu umožňuje analyzovat breeding systémy (identifikovat, kolik semen vzniklo apomixií a kolik sexuálně)
Velikost genomu známa u 4 % druhů vyšších rostlin
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Kde najít kumulovaná data o počtu chromosomů a
velikostech genomu?
http ://ccd b. tau. ac. i l/ho m el
Kewscience
it DNA C-valuesĽ
J. Johnstofi t MelhíerJ.Hdjigo
https://cvalues.science.kew.org/
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Syntetická teorie evoluce   (1. pol. 20. stol.)
Godrey Harold Hardy
1877-1947 britský genetik
Wilhelm Weinberg
1862-1937 německý genetik
If
		
ú_\	s_	
Theodosius Dob
1900-1975 amer. populační genetik
George Ledyard Stebbins
1906-2000 americký botanik
1937 zákon o frekvenci alel v panmiktické populaci = Hardy-Weinbergova rovnováha.
Darwinismus + genetika = syntetická teorie evoluce
Ne jedinec, ale populace je základní jednotkou evoluce. Evoluce
frekvence alel v populaci - selekce,... drift, ... drive(s)
= zmena
Theodosius Dobzhansky (Genetics and the origin of species 1937). G. Ledyard Stebbins (Variation and Evolution of Plants 1950).
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Isoenzymy - markery populační genetiky 20. stol.
Gelová elektroforéza zviditelní rozdíly v prostorovém uspořádání, hmotnosti a síle elektrického náboje enzymů, bílkovin, nukl. kyselin
Elektroforézu vynalezl 1937 švédský biochemik Arne Wilhelm Kaurin Tiselius (1902-1971) (Nob. cena 1948). 1
v systematice od 80 let - hybridní původ druhů, breeding | systémy: selfing vers, outcrossing, populační genetika
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Objektivizace a racionalizace taxono-mických dat = Biostatistika (20. století)
OBiometrika  rostlin  -  přelom  19/20.  stol. britský matematik Charles Pearson definoval základní pojmy popisné statistiky - např. koeficient variance; pracoval většinou se znaky s normální gausovskou distribucí - sledoval např. počty ostnů na listech llex aquifolium
Charles Pearson
(1857-1936)
Fenetika = „každý znak má a priori stejnou váhu"
obert Sokal
(1926-2012) entomolog
1963 Američané Robert Sokal a Peter Sneath numerická taxonomie - využívá shlukové analýzy, diskriminační analýzy, analýzy hlavních komponent a mnoha dalších,
Uplatnění podmíněno rozvojem výpočetní techniky
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Znaky kvantitativní a kvalitativní - biometrika.
Variabilita živých organismů si vynucuje použití metod biostatistiky. Nejčastějšími výstupy numericko taxonomických metod jsou:
dendrogram (v případě metod klasifikačních jako je např. clustrová analýza) nebo
ordinační diagram (vyjádřený obvykle ve formě scatter plotu, v případě metod ordinačních jako je např. analýza hlavních komponent PCA = principál component analysis, a. hlavních koordinát PCoA, či analýza DCA).
Hypers all n e Anoxic marine Anoxic fneEhivater Marine sediments H arj n e ft ater c of u m n Freshwater sediments
■ fri'.ui Dtriiftvk
• Anoxic--Ine5 íiTŕcyiíf
Q-Stivh BhytiyptttAfů
* StaťU h£pťrHllriť
■ Fort JKhŕon
0 ;:.ľ .--ľ^
Denmark MtirCůiJHiiari
la iriVi i
FiJ
■ ^Ktndmd
D irvin
CitxTľbJiliOft
Pi/t E^tfiy
ijijbrji..
■ Kŕdľih
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Kladistika
Willi Hennig
(1913-1976)
1950 něm. entomolog Willi Hennig
Rekonstrukce fylogeneze = spojování skupin se společnými předky, na základě sdílení nově se v evoluci objevivších (odvozených) znaků = apomorfií
I Gymno3perms
I Conifers, cycads
| First plants to reproduce with seeds, located inside of a cone, inside spores
Dlcots: Tomatoes, Cacti, & most tree species
Second and larger class of flowering plants
r
Kladogram vychází z apomorfií při maximální úspornosti (= minimálního počtu změn) „maximum parsimony tree".
Každý znak byl někdy v evoluci nový - např.: genetický kód = apomorfie všech živých organizmů, cévní svazkv = apomorfie vvšších rostlin kromě mechorostů
potato & eggplant
Bellpeppers
Flower parts in multiples of 4or 5
I Moss & livervorta
I Basal plants
ANGIOSPERMS: Flowering plants
carpels in flowers & insect pollination
- — -Embryos in protective seed & secondary growth, two cotyledons Developed vascular system & sporophyte dominant
— — -Terrestrial & domi nant gametophyte Chlorophyta: & unbranched dependent sporophyte
jreen algae
(photosynthesis, reproduction via spores 1 ul a r o r fi 1 a me nto us bod y)
Taxon 3 (paraphyletic)
G H
v
v
konduplikátně svinutý plodolist = apomorfie krytosemenných. Může ale vzniknout i nezávisle vícekrát, evoluce může vést vlivem selekce i ke konvergenci znaků.
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Fylokód - fylogenetická definice jmen
jméno je definováno jedním ze tří způsobů:
3 - odkazem na nejbližšího společného předka dvou taxonů a všechny jeho potomky
b - odkazem na všechny organismy, které mají bližšího společného předka s označeným organismem než s jiným označeným organismem
C - odkazem na prvního předka, u kterého se vyvinul určitý znak a na všechny jeho potomky
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Studium DNA 90. léta 20. stol
(1) postupy založené na polymerázové řetězcové reakci (PCR) v programovatelném zařízení, zvaném termocykler.
(2) Pro čtení sekvence nukleotidů - sekven(c)ování se využívá automatický sekvenátor. Výhodou metod je, že stačí jen malé množství materiálu umožňující přežití zkoumaného jedince.
L   J in
The Nobel Prize in Chemistry 1980
alter Gilbert 1932-
Kary B. Mullis 1944-
The Nobel Prize in Chemistry 1993
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Bar-coding
identifikace rostlin pomocí sekvence DNA
i
National Center for Biotechnology Information
National Library of Medicine National Institutes of Health
PubMed     All Databases		BLAST         OMIM Books			TaxBrowser Structure	
Search	All Databases	V	for		Go	
						
SITE MAP Alphabetical List Resource Guide
About NCBI An introduction to NCBI
GenBank Sequence submission support and software
CCTCTTACTATAAATTTCATTGTTGTCGATATTGACATGTAGAATGGACTCTCTCTTTATTCTCGTTTGATTTATCATCATT
TTTTCAATCTAACAAATTCTATAATGAATAAAATAAATAGAATAAATTGATTACTAAAAATTGAGTTTTTTTCTCATTAAACTT
CATATTTGAATCAATTTACCATAAATAATTCATAATTTATGGAATTCAAAAAAATTCCTGAATTTGCTATTCCATAATCATTG
TCAATTTCTTTATTGACATGAAAAATATGATTTGATTGTTATTATGATCAATCATTTGATCATTGAGTATATATACGTACGTC
TTTTTTTGGTATAGACGGCTATCCTTTCTCTTATTTCGATAAAGATATTTTAGTAATGCAACATAATCAACTTTATTCGTTA
GAAAAACTTCCATCGAGTCTCTGCACCTATCTTTAATATTAGATAAGAAATATTTTATTTCTTATAATAAATAAGAGATATTT
TATATCTCTCATTTTCTCAAAATGAAAGATTTGGCTCAGGATTGCCCACTCTTAATTCCAGGGTTTCTCTGAATTTGGAA
GTTAACACTTAGCAAGTTNCCATACCAAGGCCAATCCAATGC
httD://blast.ncbi.nlm.nih.aov/Blast.cai?PROGRAM=blastn&PAGE TYPE=BlastSearch&LINK LOC=blasthome
Př. Eriophorum angustifolium: sekvence intronu chloroplastového genu pro transferovou RNA
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Next-generation-sequencing = kombinace štěpení DNA PCR a nanotechnologií
3
í T
Nano-porová metoda
HMinION
Oxford Nanopore/iemcdia
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
-J Angiosperm Phylogeny website - Microsoft Internet Explorer
Soubor   Úpravy   Zobrazit   Oblíbené   Nástroje Nápověda
Qzpět -  Q ■  \*\ \£\   £   P Hledat ^Oblíbené f$   -Jr .±   & - [J f&
Adresa ^] http://www.mobot.org/MOBOT/research/APweb/
Přejít Odkazy
HOME    TREES   APOMORPHIES   ORDERS    FAMILIES   CHARACTERS   REFERENCES   SEARCH LINKS SUMMARY A__-______r»u..i______...   ■__:. GLOSSARY
Angiosperm Phylogeny Website
Ferns S.L. T
, Cy tad ales t Ginkgo ales
Pin ales ^
Cnetales *P . Aniborcllnlcs . Nymphaeaies
Austrobaileyales^ . Ceratophyllales
• Chi a ran thalcs Magnoliales ^ Laurales
■ Canellales 1 Piperales
. Acorales
. Allsmatales ^
■ Petrosavlales_ cDioseoieales t
• Pandanales ^ - Liliales T
,Aiptirjtjjltib ul Unplaced Arccalos. Paales T Co mm el ins I es ▼ zincjiberales V Ranunculales T 5abiale& Proteales Trochodendrales Bu kales Gunncralcs Berberidopsidales Dillcnialcs Caryoehyllales ^ Santalaies ^
Saxifra gales ^
Vitales
Unplaced
CrossosomatalHSj 1 Geraniales »
Unplaced Zyuuphylliilch Cclastrales _ Mjlpighijles
Angiosperm Phylogeny Group
Stevens, P. F. (2001 onwards). Angiosperm Phylogeny Website. Version 7, May 2006 [and more or less continuously updated since].
http://www.mobot.org/MOBOT /researc h/APweb/.
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Kde najít kumulovaná data o fylogenetických stromech?
	iw.timetree.org			120%      — q Ír I   q, Wíetío^^^^^^^^^^^^^^^^	m\ n m e
■íjfr NejnivaévovanéjĚÍ       Jakiačít   ^| Přehled zp	áv   ® ISIWebof Knowledge... r1	V negativním slova......         © Ele	ctronic library, Dqw...   3 Výsledek obrázku pro J,„		
			TIMETREE	3,163 Studies   97,085 Species	
			THE TIMESCALE of LIFE	Home    About    Book    Studies    Resources    News    FAQs Contact	
					
					
TimeTree is a public knowledge-base for information on the evolutionary timescale of life. Data from thousands of published studies are assembled into a searchable tree of life scaled to time. Three search modes are possible:
* NODE TIME - to find the divergence time of two species or higher taxa
• TIMELINE - to drill back through time and find evolutionary branches from the perspective of a single species
■ TIMETREE - to build a timetree of a group of species or custom list
TIMEPANEL5 showing events in geological time and astronomical history are provided for comparison with timelines and timetrees. Results can be exported in different formats for additional analyses and publication.
get divergence time for a pair of taxa
(?)
Specify 2 Taxon Names -'
ResoLve Ambiguity
Taxon 1: Taxon 2:
timeline get an evolutionary timeline for a taxon
I -      J   Specify a Taxon Name
■      I Taxon:
ResoLve Ambiguity
Taxon
©
Show Timeline
timetree build a timetree
Specify a Group of Taxa
©
Group:
Or
©
Load a List of Species
Upload:   | Procházet...   Soubor nevyb
ResoLve Ambiguity
Group
Select Taxonomie Rank
Rank:
Show Timetree
©
http://www.timetree.org/
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Rekapitulace
Botanika = vědní obor starší než křesťanství
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Rekapitulace
Botanika = vědní obor starší než křesťanství
Klasifikace hierarchická = důsledek rostoucího počtu klasifikovaných druhů
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Rekapitulace
Botanika = vědní obor starší než křesťanství
Klasifikace hierarchická = důsledek rostoucího počtu klasifikovaných druhů
Objektivizace / opakovatelnost / jednoznačnost klasifikace = fylogenetická příbuznost,
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Rekapitulace
Botanika = vědní obor starší než křesťanství
Klasifikace hierarchická = důsledek rostoucího počtu klasifikovaných druhů
Objektivizace / opakovatelnost / jednoznačnost klasifikace = fylogenetická příbuznost,
Kumulace analytických dat z: morfologie, paleontologie, biometriky, karyologie, studia sekvencí, ... umožnila
Syntézu v: teorii rodozměny, evoluční teorii, populační genetice, fenetice, kladistice, molekulární fylogenetice, ...
Data o fylogenetice, sekvencích, chromosomech, velikosti genomu jsou kumulována v internetové dostupných databázích
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Rekapitulace
Botanika = vědní obor starší než křesťanství
Klasifikace hierarchická = důsledek rostoucího počtu klasifikovaných druhů
Objektivizace / opakovatelnost / jednoznačnost klasifikace = fylogenetická příbuznost,
Kumulace analytických dat z: morfologie, paleontologie, biometriky, karyologie, studia sekvencí, ... umožnila
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Rekapitulace
Botanika = vědní obor starší než křesťanství
Klasifikace hierarchická = důsledek rostoucího počtu klasifikovaných druhů
Objektivizace / opakovatelnost / jednoznačnost klasifikace = fylogenetická příbuznost,
Kumulace analytických dat z: morfologie, paleontologie, biometriky, karyologie, studia sekvencí, ... umožnila
Syntézu v: teorii rodozměny, evoluční teorii, populační genetice, fenetice, kladistice, molekulární fylogenetice, ...
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.
Rekapitulace
Botanika = vědní obor starší než křesťanství
Klasifikace hierarchická = důsledek rostoucího počtu klasifikovaných druhů
Objektivizace / opakovatelnost / jednoznačnost klasifikace = fylogenetická příbuznost
Kumulace analytických dat z: morfologie, paleontologie, biometriky, karyologie, studia sekvencí, ... umožnila
Syntézu v: teorii rodozměny, evoluční teorii, populační genetice, fenetice, kladistice, molekulární fylogenetice, ...
Data o fylogenetice, sekvencích, chromosomech, velikosti genomu jsou kumulována v internetové dostupných databázích
Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - část 2.