Ny forskning: Hur kallt specialiserade växter anpassar sig till olika miljöer med fler kromosomuppsättningar

StockholmForskare från Heidelberg, Nottingham och Prag undersökte hur fler kromosomer hjälper växter att anpassa sig till kalla miljöer. De upptäckte att växter med mer än två uppsättningar kromosomer, så kallade polyploider, har förändringar i sitt DNA som gör att de klarar sig bättre i kyliga klimat. Detta var särskilt viktigt under istiderna för växter som skedkapslar.

Viktiga resultat från studien är:

• Polyploider kan återkommande fylla ekologiska nischer.
• Köldanpassade skärblad utvecklade separata genpooler som utbytte gener i kalla områden.
• Genomiska strukturella varianter förekommer oftare hos polyploider än hos diploider.

Spoonwort, även kända som Cochlearia, skiljde sig från sina släktingar runt Medelhavet för över tio miljoner år sedan. Deras efterkommande anpassade sig till torra förhållanden, medan spoonwort började trivas i Arktiska regioner för 2,5 miljoner år sedan. Prof. Dr. Marcus Koch och hans team upptäckte att Cochlearia kunde anpassa sig till föränderliga kalla och varma perioder under de senaste två miljoner åren. De specifika genomiska mekanismerna som möjliggjorde denna snabba anpassning var till stor del okända fram tills nyligen.

I denna studie sekvenserade Professor Dr. Levi Yants team genomet av Cochlearia excelsa och skapade ett pan-genom. De undersökte över 350 genom från olika arter av Cochlearia. Resultaten visade att polyploida växter uppvisar oftare strukturella förändringar i sina genom jämfört med diploida växter. Dessa förändringar är svåra att upptäcka eftersom de extra kopiorna av genomet döljer dem, vilket gör att de kan ackumuleras utan att elimineras av det naturliga urvalet.

Läs också:

Idag · 09:53

Avkoda pronomen: hjärnans roll i minne avslöjad

Polyploidi-specifika förändringar i DNA sker ofta i gener som är viktiga för anpassning till olika klimat. Grundliga studier har visat att dessa förändringar påverkar hur frön växer och hur växter motstår sjukdomar. Dr. Filip Kolář nämnde att dessa förändringar skulle kunna spela en viktig roll i hur växter anpassar sig till klimatomställningar i framtiden.

Professorn Koch varnar för att arter av skörbjuggsört i Centraleuropa kanske inte överlever klimatförändringarna. Till exempel kan inte Cochlearia excelsa, som redan lever på toppen av de österrikiska bergen, flytta högre upp. På samma sätt kommer Pyrenéernas skörbjuggsört möta svårigheter i centrala Europas kullar och bergsområden. Däremot kan hela genpoolen hos dessa kallanpassade växter möjligen överleva i de norra regionerna.

Denna forskning ger oss insikt i hur växter kan hantera framtida klimatförändringar. Arbetet av Levi Yant finansierades av ett Startbidrag från Europeiska forskningsrådet (ERC). Även teamet vid Heidelbergs universitet har bidragit betydligt under de senaste 25 åren. Deras resultat publicerades i tidskriften "Nature Communications".

Studien visar att genomduplicering hos polyploida växter hjälper dem att anpassa sig till föränderliga miljöer. Denna kunskap är viktig för att förstå hur växter kan överleva framtida klimatförändringar. Det betonar också vikten av att bevara växtmångfalden i olika områden.