Как растения адаптируются к водной среде?

Многие водные организмы произошли от наземных. Все высшие водные растения эволюционировали из наземных растений. Между наземной, пресноводной и морской средой существуют огромные различия. Какие генетические изменения произошли в ходе эволюции растений от наземного к водному и, в конечном итоге, к морскому состоянию?

Исследовательская группа под руководством Ван Цинфэна из Уханьского ботанического сада Китайской академии наук (CAS) совместно с учёными из Германии и США использовала порядок Alismatales для изучения адаптации растений к водной среде. Проанализировав 59 видов Alismatales из Китая, исследователи составили набор данных, включающий 95 образцов, охватывающих четыре генома и 91 транскриптом.

Анализ восстановил филогенетическую связь: ((Tofieldiaceae, Araceae), core Alismatids). Конфликт в филогении между тремя основными кладами можно объяснить неполной сортировкой по линиям и интрогрессией. Анализы также выявили 18 кандидатов в события дупликации всего генома в Alismatales, включая одно у самого последнего общего предка core Alismatales.

Согласно исследователям, линия и форма жизни были ключевыми факторами, влияющими на эволюционные паттерны генов, связанных с адаптацией к пресной и морской воде. К специфичным для линии стратегиям относится утрата генов, связанных со светом, у Zosteraceae, которые сохранились у других морских трав.

Кроме того, гены, связанные с устьицами, отсутствовали у погружённых листьев. Гены никотианаминсинтазы, играющие критическую роль при дефиците железа и цинка у растений, увеличились у погружённых растений и морских трав.

Это исследование проливает свет на потенциальные геномные механизмы, вовлечённые в эволюцию ранних однодольных и адаптацию к водным средам.

Результаты опубликованы в журнале Molecular Biology and Evolution.