Content uploaded by Jan Kucera
Author content
All content in this area was uploaded by Jan Kucera on Jun 26, 2016
Content may be subject to copyright.
SCHISTOCHILOPSIS OPACIFOLIA (CULM. EX MEYL.)
KONSTANT. V KRKONOŠÍCH
Schistochilopsis opacifolia (Culm. ex Meyl.) Konstant.
in the Krkonoše Mts
1 2
Jan Kučera & Jiří Váňa
1Přírodovědecká fakulta Jihočeské Univerzity v Českých Budějovi-
cích, Branišovská 31, CZ-370 05 České Budějovice, e-mail: kucera@
2
prf.jcu.cz; Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze, kate-
dra botaniky, Benátská 2, CZ-128 01 Praha 2, e-mail: jiri.vana@
natur.cuni.cz
Key words:
distribution, Giant Mts, Lophozia, molecular barcoding,
Scapaniaceae, threat.
ÚVOD
Během floristického průzkumu krkonošského Labského dolu v roce 2015
zaznamenal první autor na několika místech játrovku, která připomínala
druh Schistochilopsis opacifolia (Culm. ex Meyl.) Konstant. (= Lophozia
opacifolia Culm. ex Meyl.). Dosud jediný údaj o výskytu tohoto druhu
u nás – na Čertově louce v Krkonoších – pochází z práce Szweykowski
& Koźlicka (1974). Druh byl sbírán J. Szweykowským v roce 1958 (Váňa
1992). Morfologické odlišení druhu Schistochilopsis opacifolia od mnohem
běžnějšího druhu S. incisa (Schrad.) Konstant. je všeobecně považováno
za problematické (Bisang 1991, Damsholt 2002, Bakalin 2011) a ani
doposud provedené molekulární studie (Vilnet et al. 2008) nedaly jedno-
značnou odpověď na oprávněnost rozlišování druhů, přestože dřívější
biosystematické práce potvrdily značně odlišné spektrum v elek-
troforetické mobilitě zkoumaných peroxidáz (Krzakowa et al. 1991).
Abstract:
The liverwort Schistochilopsis opacifolia, considered vanished from
the Czech bryoflora, was detected in recent collections from the
Labská rokle ravine in the Krkonoše Mts, and its identification and
distinctness from S. incisa was confirmed by molecular barcoding
using trnL–trnF chloroplast sequences. A selective partial revision
of material collected in the summit region of the Krkonoše Mts
yielded several other specimens, all of which were collected in the
Labský důl valley. The diagnostic characters of the species are
discussed to prompt the search for other localities of this rare, yet
probably partly overlooked, species of our liverwort flora.
BRYONORA / 57 (2016)
1
Morfologické znaky rostlin v položkách z loňského roku (Kučera 18508,
18520, viz níže) odpovídaly znakům udávaným pro druh S. opacifolia,
proto jsme se pokusili o „molekulární barcoding“ sekvenací chloroplasto-
vého úseku trnL–trnF. Získané sekvence byly skutečně podobnější
sekvencím S. opacifolia dostupným v databázi GenBank než sekvencím S.
incisa ze stejného zdroje, proto jsme přistoupili k sekvenaci ještě dalších
dvou položek a širší revizi dříve sebraného materiálu.
METODIKA
Revize herbářového materiálu
Na základě publikovaného rozšíření druhu Schistochilopsis incisa (Hubáč-
ková & Váňa 1990) jsme vytipovali položky sebrané ve vrcholových par-
tiích Krkonoš a Hrubého Jeseníku, nacházející se v herbáři PRC, CBFS
a soukromém herbáři J. Váni. Položek, nacházejících se mimo tyto herbáře
bylo minimum a nebyly sbírány na lokalitách, které by už nebyly zahrnuty
do předchozí revize. Navíc byla revidována položka třetího našeho druhu
rodu, Schistochilopsis grandiretis (Lindb. ex Kaal.) Konstant., sbíraná
rovněž v Labské rokli nedaleko místa současného nálezu S. opacifolia.
Získání a zpracování molekulárních dat
Ze čtyř položek odpovídajících morfologicky druhu Schistochilopsis
opacifolia a dvou položek druhu S. incisa byla získána genomická DNA me-
todou NaOH extrakce (Werner et al. 2002). Chloroplastový úsek trnL–trnF
byl amplifikován za použití primerů TabC a TabF (Taberlet et al. 1991),
jaderný úsek ITS pomocí primerů m18S a m25R (Spagnuolo et al. 1999) ve
standardních PCR reakcích podle protokolu popsaného v práci Köckinger
& Kučera (2011). Chloroplastový úsek se podařilo amplifikovat u třech
položek S. opacifolia a jedné položky S. incisa (Genbank identifikátory
položek S. opacifolia jsou uvedeny níže v seznamu revidovaných položek,
trnL–trnF sekvence druhu položky Košnar s.n. CBFS:18669:
KU954331), amplifikace a sekvenace jaderné ITS se zdařila pouze
částečně u jedné položky každého druhu, proto jsme tyto částečné
sekvence v analýzách dále nepoužili. Pro fylogenetickou analýzu jsme
kromě našich sekvencí použili sekvence volně dostupné v databázi
GenBank, které byly ve většině případů získány z materiálu,
analyzovaného v pracích de Roo et al. (2007) a Vilnet et al. (2007, 2008).
Byly použity pouze sekvence druhů reprezentativních zástupců rodů
čeledi Scapaniaceae s. l., které tvoří komplex blízce příbuzných druhů,
spolu se sekvencemi Isopaches decolorans a Pseudolophozia sudetica
z čeledi Anastrophyllaceae.
Sekvence úseku trnL–trnF byly po manuální editaci v programu
Geneious v. 8 ( Biomatters Lts.) alignovány v online verzi programu MAFFT
v. 7 (Katoh & Standley 2013) s použitím strategie E-INS-i a standardních
nastavení kromě skórovací matice (1PAM / κ=2) a penalizace za otevření
KUČERA J. & VÁŇA J.: SCHISTOCHILOPSIS OPACIFOLIA V KRKONOŠÍCH
2
gapu (1.0). Indely byly kódovány binárně (Simmons & Ochoterena 2000)
v programu Seqstate v. 1.4 (Müller 2005) a fylogenetická analýza provede-
na v programu MrBayes v. 3.2.6 (Ronquist et al. 2012) za použití smíšené
matice DNA a standardních znaků z kódovaných indelů. Parametry sub-
stitučního modelu pro DNA data byly v GTR prostoru odhadovány přímo
během mcmc analýzy (nst=mixed rates=gamma), analýza proběhla za po-
užití standardních nastavení ve dvou bězích za využití diagnostiky konver-
gence mezi běhy nastavené na hodnotu 0,005.
VÝSLEDKY
Molekulární analýza
Fylogenetická rekonstrukce potvrdila v hlavních obrysech vzájemné vzta-
hy mezi čeledi Scapaniaceae s. l., publikované v pracích de Roo et al.
(2007) a Vilnet et al. (2007, 2008, 2010). Rod Schistochilopsis je sesterskou
skupinou ke Scapaniaceae s. str. (včetně Saccobasis a Pseudotritomaria).
Všechny analyzované rostliny jsou součástí silně podpořené a výrazně
odlišené linie, tvořené druhy Schistochilopsis cornuta (Steph.) Konstant.
(morfologicky poměrně odlišný taxon, omezený výskytem na severo-
východní Asii – Čínu včetně Taiwanu, Koreu, Japonsko, Kurily, Sachalin,
Amurskou provincii a Přímořský kraj v Rusku), S. opacifolia a S. incisa
(obr. 1). Tři sekvence označené jako S. incisa jsou identické i přes značně
vzdálený zeměpisný původ (Česká republika, Kavkaz, Murmanská pro-
vincii v severozápadním Rusku) a vzhledem k významnějším odlišnostem
(devět sdílených substitucí odlišujících je od zbytku sekvencí) tvoří dobře
vymezenou linii. Zbytek sekvencí je poměrně variabilní (22 vesměs
unikátních substitucí a tři indely) a tvoří čtyři slabě podpořené linie,
z nichž tři odpovídají rostlinám určitelným jako S. opacifolia (před-
pokládáme, že kavkazská rostlina označená jako S. incisa (AY327784)
mohla být vzhledem k obtížnému vymezení druhů nesprávně určena).
BRYONORA / 57 (2016)
3
Obr. 1. Fylogenetické vztahy mezi zástupci reprezentativních zástupců rodů čeledi
Scapaniaceae s. l. na základě Bayesiánské analýzy chloroplastového úseku trnL–trnF.
Tučně jsou uvedeny nově získané sekvence. Podpora větví je vyjádřena aposteriorními
pravděpodobnostmi, jejich délka odpovídá počtu substitucí na pozici v alignmentu.
Fig. 1. Phylogenetic relationships among representatives of genera of the Scapaniaceae
s. l. based on Bayesian analysis of the chloroplast region trnL–trnF. Newly acquired
sequences are printed in bold. Branch support values correspond to Bayesian posterior
probabilities, and the length of branches corresponds to substitution rates per site.
Revize herbářových položek
Během revize bylo ověřeno, že znaky uváděné v literatuře (Krzakowa et al.
1991, Damsholt 2002), pro odlišení obou taxonů (tab. 1) umožňují přiřaze-
ní jednotlivých položek k druhům S. opacifolia a S. incisa. Žádná ze
studovaných položek neměla sporofyty, pouze u položek Kučera 8289
a 18520 jsou přítomny perianty. Krkonošské položky druhu S. opacifolia
mají často jen dvouvrstevnou bázi listů, ačkoliv platí, že dvouvrstevná část
zasahuje v listu výše. Zubatost listových laloků je poměrně spolehlivým
znakem u rostlin S. incisa z nižších poloh, u rostlin z vyšších poloh však
bohužel tento znak selhává. Poměrně spolehlivě na studovaných
položkách funguje znak velikosti a tvaru listových gem, ovšem množství
tvořených gem u druhu S. opacifolia nebývá velké a jejich tvar a velikost
jsou poměrně variabilní, proto je někdy potřeba větší a výrazněji úhelnaté
KUČERA J. & VÁŇA J.: SCHISTOCHILOPSIS OPACIFOLIA V KRKONOŠÍCH
4
gemy u tohoto druhu pečlivě hledat. Habitus a nejnápadnější znaky obou
druhů na českém materiálu jsou ilustrovány na obrazových tabulích v pří-
loze (Příloha obr. 1, 2); menší velikost listů S. incisa na obr. 2 D, E není
diakritickým znakem.
Tab. 1. Určovací znaky druhů Schistochilopsis opacifolia a S. incisa.
Table 1. Identification characters of Schistochilopsis opacifolia and S. incisa.
V herbáři CBFS byly nalezeny čtyři položky druhu S. opacifolia, v herbáři
PRC žádná a v soukromém herbáři J. Váni byla nalezena jedna starší
položka druhu. Všechny tyto položky kromě položek sbíraných v loňském
roce byly původně určeny jako S. incisa. Revize položky sbírané M. Zmrha-
lovou pod Labskou boudou a určené jako S. grandiretis rovněž odhalila
záměnu za druh S. opacifolia. Většina sběrů pochází pocházejí z Labského
dolu, a to většinou z horní části Labské rokle mezi Labským vodopádem
a Labskou boudou, dvě položky byly sbírány v horní části Pančavského
vodopádu. Zde je uveden jejich úplný výčet:
- Krkonoše, Labský důl: Labská rokle, na cestě u Labské boudy, ca 1270 m n. m.,
9. 9. 1960, leg. V. Kotoučková, herb. Váňa.
- Krkonoše, Labský důl: Labská rokle, boční přítok Labe 240 m nad soutokem
s Labem (sv.), 520 m v. Labské boudy [S-1942: M33 E3539,20 N5626,79], ca
1250 m n. m., na vlhkém humusu přes žulový kámen pod kapavým převisem
skály, jv. orientace, 26. 7. 2001, leg. J. Kučera 8225, CBFS.
- dtto, Labská rokle, břeh Labe 160 m s. – ssv. Labské boudy [E3538,658
N5626,928], 1300 m n. m., horizontálně na žulovém kameni v potoce, polostín,
28. 6. 2003, leg. M. Zmrhalová, SUM.
- dtto, Labská rokle, břeh Labe, 100 m ssv. Labské boudy, 25 m pod mostem přes
Labe [E3538,703 N5626,911], 1290 m n. m., vlhký žulový kámen na pravém
břehu potoka, stín, 2. 9. 2015, leg. J. Kučera 18520, CBFS. GenBank accession
no. KU954332.
- dtto, Labská rokle, jjz. rokle ústící u paty Labského vodopádu, 50 m nad
soutokem s Labem [E3538,877 N5626,917], 1260 m n. m., na vlhkém humusu
na žulové skalce na pravém břehu potoka, polostín, 2. 9. 2015, leg. J. Kučera
18508, CBFS. GenBank accession no. KU954334.
- Krkonoše, Labský důl: Pančavský vodopád, pravá strana, 120–130 m vsv. od
horní hrany [E3538,723 N5625,822 a E3538,720 N5625,816], ca 1170 m n. m.,
28. 7. 2001, leg. J. Kučera, CBFS: vlhký humus na stinné skalní římse pod
BRYONORA / 57 (2016)
5
převisem (Kučera 8286) a štěrbina jv. orientované žulové skály (Kučera 8289
GenBank accession no. KU954333).
- Úpská jáma: Sněžná strouha, horní část, ca 870 m sv. vrcholu Studniční hory
[E3550,63, N5622,67], 1295 m n. m., kolmo na sv. orientovaném skalním
výchozu, stín, 25. 7. 2002, leg. M. Zmrhalová, SUM.
Revize dalších položek sbíraných ve vrcholové oblasti Krkonoš (Úpská
jáma, důl Bílého Labe, Čertova zahrádka) druhým autorem, B. Buryovou
a dalšími autory (herbáře PRC, PRA a soukr. herbář J. Váni) naopak
neodhalila další záměny druhů S. incisa a S. opacifolia.
DISKUSE
Nově zjištěné výskyty druhu Schistochilopsis opacifolia ukazují, že se ne-
jedná o nezvěstný (Kučera et al. 2012), ani zcela extrémně vzácný druh
naší flóry, jak by se dalo soudit z předchozího zpracování jeho rozšíření
(Váňa 1992). V nejvyšších polohách Krkonoš byl dosud prokazatelně
přehlížen a zaměňován za běžný druh S. incisa, popřípadě S. grandiretis.
Lze očekávat, že úplná revize herbářových položek by mohla přinést další
nálezy, i když dosud provedené revize nepotvrzují, že by výskyt S. opa-
cifolia ve vyšších polohách Krkonoš nad výskytem druhu S. incisa zjevně
převažoval. Nejzajímavější otázkou zůstává, zda je taxon u nás svým
rozšířením omezen na Krkonoše nebo se vyskytuje i v ostatních našich
vyšších pohořích, zejména Hrubém Jeseníku; dosud provedená revize
sběrů M. Zmrhalové (herbář SUM) zatím žádný výskyt druhu v pohoří
neodhalila. Ve vrcholových částech Krkonoš mohou oba druhy
prokazatelně růst i na stejných lokalitách, ačkoliv se z větší části liší
ekologicky – S. incisa dává přednost tlejícímu dřevu, S. opacifolia vlhkému
humusu při potůčcích, ve svahových prameništích nebo ve štěrbinách
silikátových skal. Dokumentované populace byly poměrně malé, porůsta-
2
jící dohromady nejvýš několik dm plochy, nezdálo se však, že by byly bez-
prostředně ohroženy. Vzhledem k omezenému výskytu a velikosti
populace však musí být druh S. opacifolia na našem území být hodnocen
minimálně v kategorii VU podle kritéria D2 (extrémně malé obývané
území), v případě předpokládaného ohrožení biotopu či úbytku populace
(ani jedno nelze zatím s jistotou vyloučit) by druhu náleželo hodnocení
v kategorii EN podle kritéria B2ab.
Molekulární identifikace potvrdila, že určení na základě udávaných
znaků je poměrně spolehlivé, ať se jedná o tvar listů či gem. Je samozřejmě
možné, že tyto znaky by byly relativizovány na větším množství
určovaného materiálu. Získané sekvence navíc odhalily ne zcela zanedba-
telnou variabilitu druhu S. opacifolia, což je při vzácnosti taxonu u nás
a geografické blízkosti analyzovaných populací poměrně překvapivé,
nicméně potvrzuje to podobná zjištění o variabilitě druhu, získaná iso-
enzymovou analýzou peroxidáz (Krzakowa et al. 1991).
KUČERA J. & VÁŇA J.: SCHISTOCHILOPSIS OPACIFOLIA V KRKONOŠÍCH
6
PODĚKOVÁNÍ
Autoři děkují M. Zmrhalové, B. Shaw a Z. Palicemu za vyhledání dříve sbíraných položek
rodu Schistochilopsis v zájmových územích a jejich poskytnutí ke studiu a kurátorům
herbáře PRA za zapůjčení položek.
LITERATURA
Bakalin V. A. (2011): Notes on Lophozia VI. Taxonomy and distribution of Lophozia and
Schistochilopsis (Lophoziaceae) in North America north of Mexico. – Bryologist 114:
298–315.
Bisang I. (1991): Biosystematische Studien an Lophozia subg. Schistochilopsis. – Bryo-
phytorum Bibliotheca 43: 1–187.
Damsholt K. (2002): Illustrated Flora of Nordic Liverworts and Hornworts. – Klein-
steuber, Lund.
de Roo R. T., Hedderson T. A. & Söderström L. (2007) Molecular insights into the
phylogeny of the leafy liverwort family Lophoziaceae Cavers. – Taxon 56: 301–314.
Hubáčková J. & Váňa J. (1990): 101. Lophozia incisa (Schrad.) Dum. – In: Duda J. &
Váňa J., Rozšíření játrovek v Československu – LVII, Časopis Slezského Zemského
Muzea, Ser. A, 39: 25–37.
Katoh K. & Standley D. M. (2013): MAFFT multiple sequence alignment software version
7: improvements in performance and usability. – Molecular Biology and Evolution
30: 772–780.
Köckinger H. & Kučera J. (2011): Hymenostylium xerophilum, sp. nov., and H.
gracillimum, comb. nov., two neglected European mosses and their molecular
affinities. – Journal of Bryology 33: 195–209.
Krzakowa M., Szweykowski J., Bisang I. & Kozlicka M. (1991): Peroxidases as taxonomic
characters in Lophozia incisa (Schrad.) Dum. and L. opacifolia (Culm.) Meyl. –
Journal of Bryology 16: 551–559.
Kučera J., Váňa J. & Hradílek Z. (2012): Bryophyte flora of the Czech Republic: updated
checklist and Red List and a brief analysis. – Preslia 84: 813–850.
Kučera J., Zmrhalová M., Buryová B., Košnar J., Plášek V. & Váňa J. (2004): Bryoflora of
the glacial cirques of the Western Krkonoše Mts. – Časopis Slezského Zemského
Muzea, Ser. A, 53: 1–47.
Müller K. F. (2005): SeqState — primer design and sequence statistics for phylogenetic
DNA datasets. – Applied Bioinformatics 4: 65–69.
Ronquist F., Teslenko M., van der Mark P., Ayres D. L., Darling A., Höhna S., Large B.,
Liu L., Suchard M. A. & Huelsenbeck J. P. (2012): MrBayes 3.2: Efficient Bayesian
phylogenetic inference and model choice across a large model space. – Systematic
Biology 61: 539–542.
Simmons M. P. & Ochoterena H. (2000): Gaps as characters in sequence-based
phylogenetic analyses. – Systematic Biology 49: 349–381.
Spagnuolo V., Caputo P., Cozzolino S., Castaldo R. & de Luca P. (1999): Patterns of
relationships in Trichostomoideae (Pottiaceae, Musci). – Plant Systematics and
Evolution 216: 69–79.
Szweykowski J. & Koźlicka M. (1974): Wątrobowce (Hepaticae) [Liverworts (Hepaticae)].
– In: Szweykowski J. & Wojterski T. (eds), Atlas rozmieszczenia roślin zarodnikowych
w Polsce [Atlas of geographical distribution of spore plants in Poland], Ser. IV., Vol. 8,
Polska Akademia Nauk, PaństwoweWydawnictwo Naukowe, Warszawa, Poznań.
Taberlet P., Gielly L., Pautou G. & Bouvet J. (1991): Universal primers for amplification
of three non-coding regions of chloroplast DNA. – Plant Molecular Biology 17:
1105–1109.
Váňa J. (1992): 102. Lophozia opacifolia Culm. in Meyl. – In: Duda J. & Váňa J., Rozšíření
játrovek v Československu – LXI, Časopis Slezského Zemského Muzea, Ser. A, 41:
52–53.
BRYONORA / 57 (2016)
7
Vilnet A. A., Konstantinova N. A. & Troitsky A. V. (2008): Phylogeny and systematics of
the genus Lophozia s. str. (Dumort.) Dumort. (Hepaticae) and related taxa from
nuclear ITS1-2 and chloroplast trnL-F sequences. – Molecular Phylogenetics and
Evolution 47: 403–418.
Vilnet A. A., Konstantinova N. A & Troitsky A. V. (2010): Molecular insight on phylogeny
and systematics of the Lophoziaceae, Scapaniaceae, Gymnomitriaceae and
Jungermanniaceae. – Arctoa 19: 31–50.
Vilnet A. A., Milyutina I. A., Konstantinova N. A., Ignatov M. S. & Troitsky A. V. (2007):
Phylogeny of the genus Lophozia (Dumort.) Dumort. s. str. inferred from nuclear and
chloroplast sequences ITS1–2 and trnL–F. – Russian Journal of Genetics 43:
1306–1313.
Werner O., Ros R. M. & Guerra J. (2002): Direct amplification and NaOH extraction: two
rapid and simple methods for preparing bryophyte DNA for polymerase chain
reaction (PCR). – Journal of Bryology 24: 127–131.
KUČERA J. & VÁŇA J.: SCHISTOCHILOPSIS OPACIFOLIA V KRKONOŠÍCH
8
Obr. 2. Schistochilopsis incisa, habitus rostliny (Košnar s.n., CBFS:18669); foto J. Kučera
Fig. 2. Schistochilopsis incisa, a plant habit (Košnar s.n., CBFS:18669); photo by J. Kučera
Obr. 1. Schistochilopsis opacifolia, habitus rostliny (Kučera 18520, CBFS); foto J. Kučera
Fig. 1. Schistochilopsis opacifolia, a plant habit (Kučera 18520, CBFS); photo by J. Kučera
OBRAZOVÁ PŘÍLOHA
1. Foto k článku „Schistochilopsis opacifolia v Krkonoších“
I.
OBRAZOVÁ PŘÍLOHAII.
Obr. 3. Listy a gemy druhů Schistochilopsis opacifolia (A–C, Kučera 18520, CBFS) a S. incisa (D–F, Košnar
s.n., CBFS:18669); měřítko = 200 µm (A, B), 100 µm (D, E), 10 µm (C, F); foto J. Kučera
Fig. 3. Leaves and gemmae of Schistochilopsis opacifolia (A–C, Kučera 18520, CBFS) and S. incisa (D–F,
Košnar s.n., CBFS:18669); scalebar = 200 µm (A, B), 100 µm (D, E), 10 µm (C, F); photo by J. Kučera