새 연구: 다배체 식물이 변화하는 기후에서 환경 적응 능력 밝혀내다

Seoul하이델베르크, 노팅엄 및 프라하의 과학자들은 더 많은 염색체가 식물이 추운 환경에 적응하는 데 어떻게 도움이 되는지를 연구했습니다. 그들은 두 세트 이상의 염색체를 가진 식물, 즉 다배체 식물이 추운 기후에서 더 잘 생존할 수 있도록 돕는 DNA 변화를 가지고 있다는 것을 밝혀냈습니다. 이러한 특성은 아이스 에이지 동안 숟가락겨자와 같은 식물에게 특히 중요했습니다.

연구의 주요 결과는 다음과 같습니다:

• 다배체는 생태적 지위를 반복적으로 차지할 수 있습니다.
• 한랭지에 적응한 자주 고들빼기는 서로 다른 유전자 풀이 형성되었고, 이러한 한랭 지역에서 유전자를 교환했습니다.
• 유전체 구조 변이는 이배체보다 다배체에서 더 자주 나타납니다.

스푼워트로도 알려진 콕클레아리아는 지중해의 친척들과 1,000만 년 이상 전에 분리되었습니다. 이들의 후손은 건조한 환경에 적응한 반면, 스푼워트는 250만 년 전 북극 지역에서 번성하기 시작했습니다. 마르쿠스 코흐 교수 연구팀은 지난 200만 년 동안 콕클레아리아가 변화하는 추위와 따뜻한 시기에 적응할 수 있었음을 발견했습니다. 이러한 빠른 적응을 가능하게 한 특정한 유전체 메커니즘은 최근까지 대부분 알려지지 않았습니다.

이 연구에서 레비 얀트 교수의 팀은 Cochlearia excelsa의 유전체를 시퀀싱하고 범유전체를 만들었습니다. 그들은 다양한 Cochlearia 종으로부터 350개 이상의 유전체를 조사했습니다. 연구 결과에 따르면, 다배수체 식물은 배수체 식물보다 유전체에서 구조적 변화가 더 자주 발생하는 것으로 나타났습니다. 이러한 변화는 추가적인 유전체 사본이 이를 가려버리기 때문에 쉽게 감지되지 않으며, 자연 선택에 의해 제거되지 않고 누적될 수 있습니다.

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폴리플로이드에 특화된 DNA 변화는 다양한 기후에 적응하는 데 중요한 유전자에서 자주 발생합니다. 세부적인 연구 결과에 따르면 이러한 변화는 씨앗의 성장과 식물의 병 저항성에 영향을 미칩니다. 필립 콜라 박사는 이러한 변화가 미래에 식물이 기후 변화에 적응하는 데 큰 역할을 할 수 있다고 언급했습니다.

코흐 교수는 중앙유럽의 코클레아리아 종들이 기후 변화에 적응하지 못할 수 있다고 경고합니다. 예를 들어, 이미 오스트리아 산꼭대기에 서식하는 코클레아리아 엑셀사는 더 높은 곳으로 이동할 수 없습니다. 마찬가지로, 피레네 산악지역의 스푼워트도 중앙 유럽의 산악 지역에서 어려움을 겪을 것입니다. 그러나 이 한랭 적응 식물들의 전체 유전자 풀은 북부 지역에서 살아남을 가능성이 있습니다.

이 연구는 식물이 미래의 기후 변화에 어떻게 대응할지를 이해하는 데 도움을 줍니다. 레비 얀트의 연구는 유럽연구이사회(ERC) 시작 연구비의 지원을 받았습니다. 하이델베르크 대학 팀도 지난 25년 동안 이 연구에 상당한 기여를 했습니다. 그들의 연구 결과는 학술지 "네이처 커뮤니케이션즈"에 발표되었습니다.

연구에 따르면, 배수체 식물에서의 유전체 중복이 변화하는 환경에 적응하는 데 도움을 준다고 합니다. 이 정보는 식물이 미래의 기후 변화에 어떻게 살아남을 수 있을지를 이해하는 데 중요합니다. 또한 다양한 지역에서의 식물 다양성 보존의 필요성을 강조하고 있습니다.