Самоопыляющиеся растения способствуют собственному вымиранию
Многие растения являются самоопыляющимися, то есть выступают одновременно и матерью, и отцом для собственных семян. Эта стратегия, известная как самоопыление (selfing), гарантирует размножение, но со временем приводит к снижению генетического разнообразия и накоплению вредных мутаций. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Genetics, показывает, что эти негативные последствия проявляются по всему геному самоопыляющегося растения и могут возникать быстрее, чем считалось ранее.
Международный консорциум под руководством Стивена Райта из Университета Торонто секвенировал геном растения Capsella rubella (Красная пастушья сумка). Учёные обнаружили явные свидетельства накопления вредных мутаций за относительно короткий срок существования этого вида.
«Результаты подчёркивают долгосрочные преимущества ауткроссинга — скрещивания между разными особями, которое даёт нам огромное разнообразие прекрасных цветов», — сказал Райт. «Самоопыление — хорошая краткосрочная стратегия, но в долгосрочной перспективе может привести к вымиранию».
Красная пастушья сумка — очень молодой вид, который самоопыляется менее 200 000 лет. Это делает его идеальным объектом для изучения ранних последствий самоопыления. Сравнив его с ауткроссинговым видом-предшественником, исследователи показали, что самоопыление уже оставило следы во всём геноме Capsella rubella.
«Вредные мутации возникают постоянно, — пояснил Райт. — У сельскохозяйственных культур они могут снижать урожайность, подобно тому, как вредные мутации у человека вызывают болезни. Мы изучали мутации, которые меняют последовательность и структуру белка».
Результаты представляют собой крупный прорыв в изучении самоопыления.
«Ожидалось, что вредные мутации будут накапливаться у самоопыляющихся видов, но подтвердить это без масштабных геномных данных было сложно, — говорит ведущий автор Таня Слотте. — Наши результаты помогают объяснить, почему древние самоопыляющиеся линии редки, и подтверждают давнюю гипотезу о том, что этот процесс является эволюционным тупиком и ведёт к вымиранию».
Учитывая, что многие сельскохозяйственные культуры самоопыляются, исследование подчёркивает важность сохранения их генетического разнообразия, чтобы избежать потерь урожайности из-за накопления мутаций.