Открытие гибридной линии деревьев проливает свет на адаптацию к изменению климата

Исследователи из Университета штата Пенсильвания обнаружили гибридную популяцию тополей в западном Вайоминге. Это открытие даёт представление о том, как естественная гибридизация влияет на эволюцию многих видов растений. Учёные также полагают, что генетический обмен между видами может быть критически важен для адаптации к изменению окружающей среды.

Исследование, описывающее новую линию гибрида чёрного тополя (Populus trichocarpa) и бальзамического тополя (Populus balsamifera), опубликовано в журнале Molecular Ecology. По словам руководителя исследования Джилл Гамильтон, это лишь одно из последних исследований, указывающих на важную роль естественной гибридизации в эволюции растений.

«Гибридизация между разными видами в природе происходит гораздо чаще, чем мы могли предполагать, особенно у лесных деревьев. Это не обязательно плохо, поскольку может быть естественным механизмом, способствующим адаптации к меняющемуся климату», — отметила Гамильтон.

Большинство популяций чёрного тополя существуют во влажных прибрежных регионах. Однако около 800 000 лет назад эти деревья начали появляться в засушливых внутренних районах к востоку. Исследователь Констанс Болт предположила, что это перемещение, вероятно, стало возможным благодаря приобретению генетических вариаций в результате гибридизации с бальзамическими тополями, что позволило им выживать в жарких и сухих условиях.

Обнаруженная гибридная линия обладает «очень интересными генетическими комбинациями», которые позволяют деревьям процветать в засушливых местообитаниях.

«Те прибрежные популяции имеют специфические адаптации к влажным условиям. Но климат менялся, и сейчас их ареал очень ограничен, возможно, из-за того, что регион стал суше. А гибриды чувствуют себя лучше, потому что у них есть генетические инструменты для выживания в этом более сухом климате», — пояснила Болт.

Гибридизация между родственными видами часто встречается у лесных деревьев. Данное исследование показывает ценность использования этой истории естественной гибридизации для селекции и управления лесными ресурсами.

«Наши данные указывают на то, что стабильные линии могут формироваться в результате гибридизации. Исторически гибриды не учитывались в природоохранных усилиях. Однако если эти гибриды оказываются приспособленными к выживанию в засушливом или другом экстремальном климате, сохранение и управление естественными генетическими ресурсами в этих популяциях может иметь решающее значение, особенно в условиях быстрого изменения климата», — заявила Болт.

Команда обнаружила стабильную гибридную линию после анализа генетического состава 546 черенков тополя, собранных вдоль семи трансект (узких полос территории, расположенных с севера на юг) от Аляски до Вайоминга, включая сборы в Британской Колумбии и Альберте (Канада).

Такой анализ, по словам Гамильтон, возможен только с использованием методов обработки больших данных и огромных вычислительных мощностей, доступных в таких центрах, как ROAR Collaborative Cluster при Институте вычислительных и информационных наук Университета штата Пенсильвания.