Что помогает инвазивному тростнику процветать в водно-болотных угодьях?

В дельте реки Миссисипи находится крупнейший в мире сплошной массив Phragmites australis, или обыкновенного тростника. Однако это растение, способное вырастать почти до 20 футов (~6 м) и критически важное для стабилизации береговой линии от эрозии, не является полностью аборигенным для Луизианы.

Существует несколько генотипов P. australis. Подвид P. australis ssp. americanus является местным в США и Канаде. Но подвид Phragmites australis ssp. australis, родом из Центральной Европы, был завезен в США и сейчас считается одним из наиболее проблемных инвазивных видов в Северной Америке.

Исследователей озадачивало, что инвазивный ssp. australis демонстрирует большую, чем у местного ssp. americanus, способность процветать в водно-болотных угодьях, особенно вокруг Великих озёр, вырастая выше и гуще, что нарушает местную экосистему.

В новом исследовании, опубликованном в Molecular Ecology, учёные из LSU в сотрудничестве с Университетом Тулейна и Геологической службой США (USGS) изучили геномные основы P. australis, чтобы выяснить, что именно позволяет инвазивному подвиду тростника преуспевать по сравнению с местным. Для этого пионерского геномного исследования использовались образцы из региона Великих озёр.

Результаты исследования:

• Создан первый референсный геном для этого глобально признанного инвазивного растения, который могут использовать учёные, изучающие эволюцию инвазивных признаков и разрабатывающие генетические стратегии управления.
• Сравнительная транскриптомика с использованием нового генома показала, что гены, связанные с патогенной и защитной реакцией, в инвазивном подвиде экспрессируются постоянно на высоком уровне. У местного подвида аналогичные гены имели гораздо более низкий уровень экспрессии и активировались только при появлении патогена.
• Анализ выявил уникальную историю событий дупликации всего генома, которая, вероятно, предоставила новый генетический материал для дивергенции инвазивного и местного подвидов.

Значение работы:

Как отметил Курт Ковальски из USGS, это исследование предоставляет «дорожную карту» для разработки специфических методов контроля инвазивного тростника и понимания его сравнения с другими злаками. Цель — найти биологическое решение, позволяющее избежать использования гербицидов общего действия и трудоёмкого механического удаления, чтобы защитить местное биоразнообразие от необратимого ущерба.