Геномная инверсия дала растению новый образ жизни

Жёлтый мимулюс (Mimulus guttatus) — неприметное растение, которое существует как многолетник на туманных побережьях Тихоокеанского Северо-Запада и как однолетник в засушливых районах в сотнях миль вглубь материка.

Исследователи обнаружили, что причиной адаптации к столь разным условиям является крупная геномная инверсия — участок ДНК длиной 2,2 миллиона пар оснований, содержащий 350 генов, который в хромосоме одного экотипа перевёрнут относительно другого.

• Прибрежные растения (многолетники): более пышная листва, позднее цветение, устойчивость к влаге и соли.
• Внутренние растения (однолетники): более низкий рост, раннее цветение до наступления засухи, засухоустойчивость.

Гены внутри инвертированного участка не могут рекомбинировать (перемешиваться) при скрещивании двух экотипов, так как участки хромосом не совпадают по ориентации. Это заставляет весь блок генов внутри инверсии наследоваться как единое целое — «суперген».

Эксперименты с пересадкой 1600 специально выведенных растений в естественные условия в 2009 году подтвердили, что именно инверсия напрямую влияет на адаптацию к местным условиям и смену жизненного цикла (однолетник/многолетник).

Различия в выносливости и времени цветения не только адаптируют экотипы к своим средам, но и создают репродуктивную изоляцию (препятствуют обмену пыльцой), что в перспективе может привести к образованию отдельных видов.

Это первое экспериментальное доказательство в естественных условиях, что инверсии напрямую влияют на локальную адаптацию и смену жизненного цикла у растений. Исследование опубликовано в PLoS Biology.