Размер генома влияет на инвазивность растений

Международная исследовательская группа, в которую вошла учёный из Университета Род-Айленда, изучающая инвазивный тростник (Phragmites), обнаружила, что наиболее значимым фактором, определяющим, станет ли растение инвазивным, является размер его генома.

«Наши результаты кристально ясны. Малые геномы — самый важный фактор в определении инвазивности, по крайней мере для Phragmites, но, вероятно, и для многих других видов», — заявила профессор Лора Мейерсон.

Результаты исследования опубликованы в журнале Ecology.

Исследователи проанализировали 900 популяций тростника со всего мира и отобрали 100 для оценки. Растения выращивали в общем саду в Чехии в одинаковых условиях, регулярно измеряя множество признаков: от содержания питательных веществ и прочности листьев до химического состава и восприимчивости к травоядным.

Хотя все изученные растения принадлежали к одному виду Phragmites australis, размер их генома варьировался от популяции к популяции.

Результаты показывают, что растения с большими геномами могут расти лишь в ограниченных местах. Например, линия тростника из Мексиканского залива с большим геномом не смогла выйти за пределы этого региона. В то же время тростник, родом из Европы, с малым геномом, высокоинвазивен по всей Северной Америке.

«Меньшие геномы более "поворотливы". Они могут расти в различных условиях и почти на всех широтах», — пояснила Мейерсон.

Почему малый геном способствует инвазивности?

Ключевая теоретическая причина связана с минимальным временем генерации. Меньший геном может реплицироваться быстрее, чем крупный. В стрессовой среде растение с малым геномом, требующее меньше ресурсов, может быстрее размножиться, пока условия благоприятны.

«С другой стороны, меньший геном также означает, что он может потерять гены, потенциально полезные. Так что здесь может быть компромисс», — добавил первый автор статьи Петр Пышек.

Практическое применение

Для измерения размера генома растений учёные используют проточную цитометрию — простую и недорогую технологию. Это открывает возможности для применения результатов:

• Пограничные службы могли бы быстро проверять растения на размер генома перед ввозом.
• Это даёт дешёвый инструмент для оценки инвазивного потенциала.
• Менеджеры земельных ресурсов могли бы проверять инвазивные популяции и эффективнее распределять средства на борьбу с наиболее агрессивными видами.

Дальнейшие исследования Мейерсон в сотрудничестве с учёными из Чехии будут изучать, как переменные среды (солёность, температура) взаимодействуют с растениями разного размера генома и как размер генома влияет на химию растений. Предварительные результаты ожидаются в следующем году.