Исследование британских цветов раскрывает неожиданные детали половой жизни растений
Новое исследование показало, что при скрещивании дикорастущие цветковые растения часто образуют пары с близкими родственниками, а не с географическими соседями.
Это первое в мире генетическое исследование всех гибридов — потомства от скрещивания разных видов — в рамках какой-либо естественной флоры.
В мире животных гибриды (например, мулы) обычно бесплодны и являются эволюционным тупиком. Но у растений фертильные гибриды встречаются часто и могут служить "сырьем" для эволюции.
Межвидовые гибриды могут оказывать сильное эволюционное влияние в мире растений — от формирования новых, более успешных видов до генетического поглощения редких видов и их вымирания.
Однако процесс образования гибридов между дикими видами растений крайне непредсказуем и десятилетиями ставил биологов в тупик.
Чтобы разобраться в этом, исследователи из Эдинбургского университета изучили более 1100 видов цветковых растений Великобритании, чтобы определить ключевые факторы гибридизации.
Команда использовала обширные предыдущие исследования британской флоры, объединив данные об экологических факторах, генетическом анализе и эволюционном родословном древе растений (филогении).
Результаты показали, что генетические факторы (степень родства видов) во много раз важнее экологических (например, географического расстояния) для прогнозирования образования гибридов. Растения имеют огромный потенциальный "брачный пул", так как пыльца может переноситься на большие расстояния ветром или опылителями (пчелами), тогда как генетические различия между видами преодолеть сложнее.
В отличие от животных, исследователи также обнаружили, что разное число наборов хромосом (плоидность) у видов растений представляет собой "протекающий", но не абсолютный барьер для образования гибридов.
Результаты могут иметь важное значение для сохранения аборигенных британских растений, чья флора является одной из наиболее деградировавших в мире из-за угроз со стороны интродуцированных или культурных видов.
Чрезмерное генетическое смешение может угрожать вымиранием местным британским видам. Для их защиты мониторинг следует сосредоточить на редких видах и их близких родственниках, которые могут легко образовывать гибриды.
Теперь исследователи изучают способность инвазивных чужеродных видов образовывать гибриды с местными британскими цветами и их влияние по всей стране.
Использованный в исследовании подход может привести к новым открытиям в изучении гибридизации в других флорах мира, а также к оценке влияния других экологических факторов, таких как фертильность гибридов и система скрещивания.
Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, также проводилось при участии Королевского ботанического сада Эдинбурга (RBGE).
Доктор Алекс Твайфорд, старший преподаватель ботаники Эдинбургского университета, руководивший исследованием: "Британская флора — самая интенсивно изучаемая на Земле, столетия усилий были посвящены документированию и пониманию наших местных растений. Мы надеемся, что наше исследование, как первое, изучающее генетический контекст гибридизации между всеми видами во флоре, показывает ценность сочетания классического учета растений с современными генетическими данными".
Профессор Пит Холлингсуорт, директор по науке и заместитель хранителя Королевского ботанического сада Эдинбурга: "Высокопроизводительное ДНК-штрихкодирование меняет наше понимание динамики и взаимодействия видов, и дальнейшее применение этих подходов станет мощным методом мониторинга биоразнообразия перед лицом масштабных изменений окружающей среды".