Ученые обратились к собственной «лаборатории» природы, чтобы выяснить, как растения адаптируются в окружающей среде для обеспечения собственного выживания.

(На фото выше): Arabidopsis Thaliana. Фото: Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0

Исследование, проведенное исследователями из Университета Ноттингема, показало, что, хотя растения развиваются, чтобы адаптироваться к своим условиям, они также сохраняют небольшую степень разнообразия, чтобы оставаться на шаг впереди меняющихся условий.

Исследование, опубликованное в журнале PNAS , может помочь углубить наше понимание того, как можно выращивать продовольственные культуры будущего, чтобы они были более устойчивыми, чтобы идти в ногу со спросом со стороны растущего населения планеты.

Исследование было сосредоточено на модельном растении Arabidopsis thaliana, или крессе тале, сравнивая растения, растущие в соленых прибрежных районах, с растущими на суше.

Это нашло удивительный результат. Чем соленее место, тем больше у растений было естественного генетического варианта, что делало их более устойчивыми к натрию – но, как ни странно, не все прибрежные растения разделяли ген.

Ученые считают, что из-за колебаний уровня солености в почве из-за сочетания морского брызга и естественных осадков разнообразие населения становится все более важным, чтобы растения могли адаптироваться к изменениям окружающей среды.

Быстрая адаптация

Доцент Леви Янт из Школы наук о жизни университета был одним из ведущих исследователей исследования. Он сказал: «Удивительно, что эти группы населения быстро реагируют на изменение климата, поддерживая разнообразие, которое было привнесено откуда-то еще. Таким образом, эта« адаптивность »населения достигается не только за счет местных инноваций, а скорее за счет сохранения разнообразия. ,

«Это исследование показывает, что сумма лучше, чем его части: сохранение разнообразия в популяциях может позволить быструю адаптацию к изменчивому климату».

Доктор Янт работал в сотрудничестве с Дэвидом Солтом, профессором биологии с включенным геномом в Школе биологических наук Университета, в рамках исследовательского маяка Future Food, который нацелен на решение проблемы растущего населения в изменяющемся мире.

Исследование естественной эволюции не только увлекательно, но и может помочь нам в развитии будущих культур. В центре внимания недавних исследований было понимание того, как растения адаптируются к ландшафту. Ландшафты имеют разные свойства в разных местах, например, в горах и в прибрежных районах, и, поскольку растения не могут двигаться, они должны генетически адаптироваться со временем, чтобы справиться с изменяющимися условиями.

Генетическая изменчивость

Природные системы развиваются в течение миллионов лет, и связь между генетикой растений и ландшафтом все еще существует, в то время как производство сельскохозяйственных растений прервало естественную связь между генетикой и ландшафтом.

Глядя на эту естественную «лабораторию», резервуар биоразнообразия, можно выяснить, что делает их адаптируемыми.

Предыдущие лабораторные эксперименты обнаружили доказательства наличия гена, участвующего в контроле накопления соли в растениях, и установили, что это естественное генетическое изменение встречается у прибрежных Arabidopsis thaliana.

Для последнего исследования были проведены эксперименты в полевых условиях на Пиренейском полуострове, чтобы выяснить, каким образом растения, растущие на побережье, могут быть лучше адаптированы к их условиям. Соответствующие эксперименты были проведены на внутренней территории в радиусе 30 км. Успех измерялся производством семян из растений.

Было установлено, что все растения с естественной генетической изменчивостью росли менее чем в 1,5 км от побережья и не росли на суше.

Но неожиданно оказалось также, что у тех, кто вырос очень близко к побережью – менее 500 м от моря – не было гена. Разброс содержался между 500 м и 1 км от моря, и популяции в этом районе представляли собой смесь генных вариантов растений и растений без них.

Процветает под стрессом

Население становится более устойчивым благодаря наличию как растений с геном, регулирующим соленость, так и растений без него, что ставит вопросы для сельского хозяйства. Обеспечивает ли сохранение смешанного населения большую устойчивость в долгосрочной перспективе? И если мы выращиваем пшеницу разных типов, сможет ли население лучше противостоять изменяющимся климатическим условиям с течением времени?

Узнав об этом, мы могли бы разработать культуры, которые лучше справлялись бы со стрессовыми факторами окружающей среды, такими как высокий уровень соли в почве или засухи.

Д-р Янт добавил: «Здесь мы видим намек на необычайную сложность и утонченные, адаптированные системы в природе. Следующие шаги включают широкомасштабные усилия по секвенированию« ландшафтного генома », чтобы расширить эту точку зрения, чтобы раскрыть более глубокое представление об эволюционной адаптации».

В исследовании «Колеблющийся отбор адаптивных аллелей переносчика натрия у мигрантов в прибрежной зоне Arabidopsis thaliana» также участвовали ученые из Центра Джона Иннеса, Нанкинского сельскохозяйственного университета и Университета Аутонома де Барселона.

По материалам phys.org