Растения имеют преимущество на "домашней" территории

Растения, произрастающие в своей родной среде, имеют преимущество перед "приезжими". Однако всего несколько генетических адаптаций могут уравнять их шансы.

В новом номере Proceedings of the National Academy of Sciences исследователи из Университета штата Мичиган и их коллеги показали, что адаптация растений к разным условиям сопряжена с компромиссами в производительности.

Генетические компромиссы отчасти объясняют богатое разнообразие видов на Земле. Если бы все растения могли одинаково хорошо расти в любом климате, флора от полюсов до экватора была бы схожей. Однако растения вынуждены идти на компромиссы (например, защита от заморозков в обмен на способность к большему росту), что ограничивает ареалы их произрастания.

В ходе 5-летнего исследования, которое возглавляли Дуглас Шемске (MSU) и Йон Агрен (Уппсальский университет, Швеция), изучались популяции растения Arabidopsis в Швеции и Италии. В прямой конкуренции местные растения превосходили "приезжих", что подтвердило идею об адаптации к локальным условиям.

Анализ генетической основы производительности раскрыл секреты этого "домашнего преимущества":

• Шведские растения, приспособленные к долгим суровым зимам, имели в качестве ключевого адаптивного признака устойчивость к заморозкам.
• Итальянские растения, стремящиеся завершить цикл до жаркого сухого лета, направляли много энергии на цветение весной.

Важным открытием стало опровержение устоявшегося мнения, что для таких адаптаций требуется множество генов. Несмотря на радикальные различия сред Швеции и Италии, оказалось, что за адаптацию отвечают всего 15 регионов генома растения.

Это исследование подчёркивает ценность долгосрочных экспериментов для понимания экологических и генетических механизмов адаптивных компромиссов. Полученные данные важны для изучения биоразнообразия, выращивания сельскохозяйственных культур в различных климатах и прогнозирования последствий глобальных изменений.