Растения генетически адаптируются к выживанию в суровых условиях

Учёный из Университета Пердью обнаружил генетические доказательства того, как некоторые растения адаптируются к жизни в неблагоприятных условиях. Это открытие может помочь сельскохозяйственным культурам выживать в новых или меняющихся условиях.

Профессор садоводства Дэвид Солт заметил, что вариант модельного растения Arabidopsis thaliana, устойчивый к высоким уровням натрия, происходит из прибрежных районов. Для проверки наблюдения он вырастил более 300 растений Arabidopsis thaliana из семян, собранных по всей Европе, в незасоленной почве и измерил содержание натрия в их листьях.

Было установлено происхождение каждого растения. Растения с самым высоким содержанием натрия происходили из семян, собранных вблизи побережья или районов с засоленной почвой. Все растения были проанализированы с помощью полногеномного ассоциативного картирования. Этот метод сравнивает геномы растений с общим физическим признаком — в данном случае, накоплением натрия в листьях — для выявления генов, ответственных за вариацию этого признака.

Солт обнаружил, что растения, накапливающие больше всего натрия в листьях, имели ослабленную форму гена HTK1, который регулирует поступление и распределение натрия в листьях.

«Основной ген, контролирующий вариацию накопления натрия в листьях у всей европейской популяции Arabidopsis thaliana, — это HTK1», — сказал Солт, чьи выводы опубликованы в журнале PLoS Genetics. — «У растений Arabidopsis thaliana, накапливающих высокие уровни натрия, была снижена экспрессия гена HTK1. Популяции с этой изменённой формой HTK1 находятся на побережье».

Хорошо известно, что растения адаптированы к местным почвенным условиям, но молекулярная основа такой адаптации оставалась неясной. Это одни из первых доказательств, связывающих генетические изменения с адаптацией к конкретным факторам окружающей среды.

«Мы наблюдаем эволюцию в действии. Похоже, естественный отбор подстраивает экспрессию этого гена под местные почвенные условия», — отметил Солт.

Изменение климата может негативно повлиять на сельскохозяйственные культуры по всему миру. Может стать важным выявить механизмы адаптации растений к засухе, более высоким температурам или изменениям в питании почвы. Понимание генетических механизмов естественной адаптации растений будет ключом к решению этих проблем.

«Движимые естественным отбором, растения эволюционировали, чтобы расти в суровых условиях, на протяжении тысячелетий. Нам необходимо понять, что генетически позволяет этим растениям выживать в этих условиях», — заключил Солт.