Расширение генома помогает растениям адаптироваться к тропикам

Размер генома может значительно варьироваться даже в пределах одного вида растений. Ранее исследования в основном фокусировались на межвидовых сравнениях, тогда как экологические причины и адаптивное значение внутривидовой вариативности изучены меньше.

В исследовании, опубликованном в Physiologia Plantarum, учёные из Тропического ботанического сада Сишуанбаньна (XTBG) Китайской академии наук изучили внутривидовую вариацию размера генома и её роль в экологической адаптации у гексаплоидного растения Rorippa indica (R. indica). Результаты показали, что растения могут адаптироваться к тропическим условиям, значительно увеличивая свои геномы.

Исследователи провели комплексное изучение 952 особей из 97 различных популяций R. indica. Используя проточную цитометрию, филогеографию на основе пластомов, анализ повторяющихся последовательностей и реципрокные (перекрёстные) эксперименты по пересадке, они изучили естественные закономерности вариации размера генома и адаптивные механизмы.

В пределах вида был выявлен непрерывный диапазон размеров генома, тесно связанный с географией, климатическими градиентами и историей линий. Тропические линии R. indica стабильно обладали более крупными геномами по сравнению с умеренными. Выяснилось, что расширение генома в основном обусловлено амплификацией специфических последовательностей, включая 45S рДНК и ретротранспозоны Ty1.

Ключевые доказательства были получены в общем садовом эксперименте. Штаммы растений с разным размером генома были пересажены на две площадки: в Сишуанбаньна (тропики) и Куньмин (умеренная зона). В стабильной тёплой тропической среде Сишуанбаньна штаммы с крупным геномом произвели значительно больше семян, продемонстрировав явное адаптивное преимущество.

Это исследование раскрывает, как размер генома взаимодействует со средой. Оно предполагает, что в условиях глобального потепления виды или популяции с более крупными геномами могут получить преимущество благодаря повышенной репродуктивной продуктивности.

«Геномное расширение, по-видимому, является положительной реакцией на относительно стабильные условия тропиков», — отметил профессор Син Яову (Xing Yaowu) из XTBG.