Nowe badanie ujawnia, jak posiadanie wielu zestawów chromosomów pomaga roślinom przetrwać.

WarsawNaukowcy z Heidelbergu, Nottingham i Pragi badali, jak posiadanie większej liczby chromosomów pomaga roślinom przystosować się do zimnych środowisk. Odkryli, że rośliny posiadające więcej niż dwa zestawy chromosomów, zwane poliploidami, mają zmiany w DNA, które umożliwiają im lepsze przetrwanie w chłodnym klimacie. Było to szczególnie istotne podczas epok lodowcowych dla roślin takich jak warzucha.

Kluczowe wnioski z badania to:

• Poliploidy mogą wielokrotnie zajmować nisze ekologiczne.
• Łopuchy przystosowane do zimna wykształciły odrębne pule genowe, które wymieniały geny w zimnych regionach.
• Warianty strukturalne genomu występują częściej u poliploidów niż u diploidów.

Spoonworty, czyli rośliny z rodzaju Cochlearia, oddzieliły się od swoich śródziemnomorskich krewniaków ponad dziesięć milionów lat temu. Ich potomkowie przystosowali się do suchych warunków, podczas gdy spoonworty zaczęły rozwijać się na obszarach arktycznych 2,5 miliona lat temu. Zespół prof. dra Marcusa Kocha odkrył, że Cochlearia mogła dostosować się do zmieniających się okresów zimnych i ciepłych przez ostatnie dwa miliony lat. Konkretny genomowy mechanizm, który umożliwił tak szybką adaptację, był głównie nieznany aż do niedawna.

W tym badaniu zespół prof. dra Leviego Yanta zsekwencjonował genom Cochlearia excelsa i stworzył pangenom. Zbadali ponad 350 genomów różnych gatunków Cochlearia. Wyniki pokazały, że rośliny poliploidalne mają częstsze zmiany strukturalne w swoich genomach niż rośliny diploidalne. Zmiany te nie są łatwo wykrywalne, ponieważ dodatkowe kopie genomu je maskują, co pozwala im gromadzić się bez eliminacji przez dobór naturalny.

Zobacz również:

Dzisiaj · 11:53

Ostrygi znikają z wybrzeży Europy: nowe badania

Zmiany w DNA specyficzne dla poliploidów często występują w genach kluczowych dla adaptacji do różnych klimatów. Szczegółowe badania wykazały, że wpływają one na wzrost nasion oraz odporność roślin na choroby. Dr Filip Kolář wspomniał, że te zmiany mogą odegrać istotną rolę w przystosowaniu roślin do przyszłych zmian klimatycznych.

Prof. Koch ostrzega, że środkowoeuropejskie gatunki Cochlearia mogą nie przetrwać zmian klimatycznych. Na przykład Cochlearia excelsa, żyjąca już na szczytach austriackich gór, nie ma gdzie się wyżej przesunąć. Podobnie łyżecznik z Pirenejów napotka trudności w górskich i pagórkowatych rejonach Europy Środkowej. Niemniej jednak, cały genotyp tych zimnolubnych roślin może przetrwać na północy.

Badania te pomagają nam zrozumieć, jak rośliny mogą sobie radzić z przyszłymi zmianami klimatycznymi. Praca Leviego Yanta była wspierana przez Starting Grant Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC). Znaczący wkład wnieśli również naukowcy z Uniwersytetu w Heidelbergu na przestrzeni ostatnich 25 lat. Wyniki ich badań zostały opublikowane w czasopiśmie „Nature Communications”.

Badania wskazują, że duplikacja genomu u roślin poliploidalnych wspiera ich adaptację do zmian środowiskowych. Ta wiedza jest kluczowa dla zrozumienia, jak rośliny mogą przetrwać w obliczu przyszłych zmian klimatycznych. Podkreśla również konieczność ochrony różnorodności roślin w różnych regionach.