Растения в Кёльне адаптировались к городской среде

Исследователи из Кёльнского и Потсдамского университетов и Института селекции растений Общества Макса Планка обнаружили, что региональные линии резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana), растущей на улицах Кёльна, сильно различаются по ключевым признакам жизненного цикла, таким как регуляция цветения и прорастания. Это позволяет им адаптировать размножение к местным условиям, включая температуру и антропогенные нарушения.

Учёные из Коллаборативного исследовательского центра / Трансрегиона 341 «Генетика экологии растений» установили, что условия среды «отфильтровывают» неподходящие линии из общего регионального пула, позволяя выжить только тем, чьи признаки соответствуют конкретному месту.

Этот процесс, известный как «средовая фильтрация», хорошо изучен для отбора видов растений, но теперь показан и для разных линий внутри одного вида. Исследование опубликовано в Journal of Ecology в статье «Environmental filtering of life-history trait diversity in urban populations of Arabidopsis thaliana».

A. thaliana — ключевой модельный организм в биологии растений. Большинство работ используют потомков одной линии, Col-0, тогда как в природе в районе Кёльна наблюдается множество различных линий.

Растения для исследования собирал первый автор работы доктор Грегор Шмитц по дороге на работу. Он заметил, что A. thaliana растёт в местах с очень разными условиями: от бедных водой и питанием трещин в асфальте до часто нарушаемых человеком участков.

Секвенирование геномов показало, что городские линии не более родственны друг другу, чем линии из более широкого региона. Однако биологи обнаружили большие различия между популяциями A. thaliana в Кёльне по признакам жизненного цикла. Эти различия способствуют их выживанию в местах, которые в основном различаются степенью антропогенного беспокойства (прополка, покос).

«Генетическое разнообразие, которое мы находим по всему городу, распределено не случайно, а соответствует конкретным различиям в городской среде», — отметил Шмитц.

Ключевые находки о жизненных циклах:

• Регуляция цветения: Наряду с линиями, использующими холод для регулирования времени цветения (чтобы избежать цветения зимой), в Кёльне найдены линии, которые цветут очень быстро после прорастания, без потребности в холоде.
• Состояние покоя семян: Обнаружены линии, семена которых впадают в состояние покоя после воздействия высоких температур, и линии, у которых этого не происходит.

Таким образом, линии демонстрируют очень разные стратегии: одни — быстрые, без покоя семян и без потребности в холоде для цветения; другие — более медленные, с высокой способностью к покою и требованием холода для цветения.

«Такое разнообразие на такой небольшой территории стало неожиданностью, но самое впечатляющее — увидеть, что оно соотносится с градиентом нарушений среды на наших улицах», — сказала профессор Жюльетт де Мо, спикер CRC TRR 341.

Учёные продолжат исследовать, как неоднородность среды отбирает конкретные генетические варианты городских растений Arabidopsis thaliana в Кёльне.