由于借來的基因蛇紋石植物能夠在嚴(yán)酷的土壤中存活

來自John Innes中心的科學(xué)家們分析了在苛刻的蛇紋石土壤中生長的植物的基因組，以了解它們?nèi)绾卧谶@種條件下生存。他們似乎使用了兩種策略：通過自然選擇來適應(yīng)環(huán)境，這種選擇對當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生的遺傳變異起作用，并借用附近生長的相關(guān)植物的有用變種。

如果植物可以選擇它想要生長的地方，它可能不會選擇蛇紋土。蛇紋巖來自蛇紋巖，干燥，營養(yǎng)成分低，通常含有鎳和鉻等金屬，其濃度對大多數(shù)物種有毒。盡管如此，一些耐寒植物已經(jīng)在這些“蛇形貧瘠之地”中扎根 - 但正是這些使這些植物如此適應(yīng)這種極端環(huán)境的原因呢?

包括來自John Innes中心的Kirsten Bomblies博士和Levi Yant博士在內(nèi)的國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)利用基因組學(xué)方面的進(jìn)展來研究哪些基因?yàn)樯呒y石植物提供了令人難以置信的耐受性。“改進(jìn)的技術(shù)和大大降低的成本意味著我們現(xiàn)在可以進(jìn)行比以往更復(fù)雜的基因組分析，”John Innes中心的研究小組負(fù)責(zé)人和PNAS發(fā)表的新論文的通訊作者Yant博士說。“我們想比較來自蛇紋石和非蛇紋石種群的相同物種的植物，試圖在基因組水平上找到它們之間的差異。”

從歐洲各地收集稱為擬南芥(Arabidopsis arenosa)的開花植物的種子。“我們多年來一直致力于A. arenosa的適應(yīng)性研究，但隨后我們發(fā)現(xiàn)了一項(xiàng)植物調(diào)查，發(fā)現(xiàn)于1955年，該調(diào)查記錄了奧地利蛇紋石生長的種群，即使是這種物種也是一個極端的棲息地，” Bomblies博士解釋道。“當(dāng)我們在2010年訪問同一地點(diǎn)時，它仍然在那里生長，因此我們收集了它們的種子，以及來自大約30個非蛇紋石種群的種子，并將它們?nèi)糠旁趯?shí)驗(yàn)室的公共花園中進(jìn)行比較。”

這項(xiàng)研究發(fā)表在今天的“ 美國國家科學(xué)院院刊”上，進(jìn)一步肯定了A. arenosa是研究適應(yīng)遺傳基礎(chǔ)的優(yōu)秀模型。它與擬南芥和A. lyrata密切相關(guān)- 兩種經(jīng)過充分研究的物種，用作植物研究的模式生物，這對基因功能的評估有很大幫助。

來自收集的種子的植物的組織用于基因組分析。正如預(yù)期的那樣，研究人員發(fā)現(xiàn)A. arenosa的蛇紋石種群特別具有基因變異，可以幫助他們應(yīng)對干旱和低土壤養(yǎng)分狀況等挑戰(zhàn)。“知道哪些基因有助于蛇紋石A. arenosa在貧瘠的土壤中茁壯成長應(yīng)該對作物育種者有用，他們可能能夠利用這些知識合理開發(fā)抗逆性作物品種，”Yant博士說。

那么，蛇紋石耐受的A. arenosa如何獲得有助于它定居蛇紋石貧瘠的遺傳變化呢?“我們認(rèn)為A. arenosa的一些適應(yīng)性通過自然選擇完全獨(dú)立進(jìn)化，但有趣的是，我們還在蛇紋石耐受性A. arenosa的基因組中發(fā)現(xiàn)了一些明顯的A. lyrata基因變異體，而不是其他A. arenosa。人口，“Yant博士說。

“這表明蛇紋石A. arenosa已經(jīng)從附近種植的表親群體中借用了一些有利的遷移基因。”他的結(jié)論是：“這項(xiàng)研究的結(jié)果使我們了解了植物在惡劣條件下適應(yīng) - 甚至茁壯成長 - 的復(fù)雜方式，而且知識非常重要，因?yàn)槲覀儗で鬁p輕農(nóng)業(yè)用地退化的影響氣候變化。“

鄭重聲明：本文版權(quán)歸原作者所有，轉(zhuǎn)載文章僅為傳播更多信息之目的，如有侵權(quán)行為，請第一時間聯(lián)系我們修改或刪除，多謝。

推薦內(nèi)容