Сила цветов: Исследование генетики подсолнечника
Марк Унгерер, доцент биологии в Университете штата Канзас, изучает эволюционную генетику естественных видов подсолнечника.
Проект 1: Гибридные виды и мобильные генетические элементы
Исследование сосредоточено на пяти видах однолетних подсолнечников: двух родительских видах и трёх гибридных видах-производных. Все три гибридных вида возникли в результате древней гибридизации между одними и теми же двумя родителями — необычный путь видообразования.
- Гибридные виды появились относительно недавно — в последние полмиллиона лет.
- Несмотря на одинаковое число хромосом с родительскими видами, геномы гибридов на 50–75% больше по количеству ДНК.
Ключевое открытие: Разница в ДНК объясняется массовой пролиферацией LTR-ретротранспозонов — мобильных генетических элементов, способных копировать и вставлять себя в разные участки хромосом. Эти элементы всё ещё активны и вызывают мутации у подсолнечников.
Цель исследования (финансирование NSF: $610,000): Выяснить триггеры этих событий пролиферации и их влияние на эволюцию гибридов. Изучаются две гипотезы:
- Гибридизация (все три гибридных вида произошли от древних гибридизаций).
- Стресс (гибридные виды адаптированы к суровым условиям: два растут в пустыне, один — на солёных болотах).
Проект 2: Клинальная изменчивость многолетнего вида
Исследование изучает генетические различия популяций многолетнего вида подсолнечника с широким ареалом от Техаса до Манитобы (Канада).
Метод: Проводятся эксперименты в общем саду. Семена, собранные по всему ареалу (включая станцию Konza Prairie в Канзасе), выращиваются в одинаковых условиях в K-State.
Результаты: Обнаружены разительные генетические различия между популяциями, особенно в сроках прорастания и цветения:
- Манитоба (короткий сезон): растения быстро растут и зацветают примерно за 2 месяца.
- Техас (длинный сезон): растения растут медленнее, становятся крупнее и цветут примерно через 7 месяцев.
Текущая цель: Изучить генетическую основу этих адаптивных различий. Проект поддержан K-State Integrated Genomic Facility и программой Research Experiences for Undergraduates.