Ученые обратились к собственной «лаборатории» природы за подсказками о том, как растения адаптируются в окружающей среде для обеспечения собственного выживания.

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

Исследование, опубликованное в журнале PNAS , могло бы помочь нам понять, как можно выращивать продовольственные культуры будущего, чтобы быть более устойчивыми, чтобы идти в ногу со спросом со стороны растущего мирового населения.

В исследовании основное внимание уделялось образцу растения Arabidopsis thaliana, или тала, в сравнении с растениями, растущими в соленых прибрежных районах с этими процветающими внутренними районами.

Это нашло удивительный результат. Чем соленые места, тем больше растений имели естественный генетический вариант, который делал их более терпимыми к натрию, но странно не все прибрежные растения делили ген.

Ученые полагают, что, поскольку уровни солености в почве колеблются, из-за сочетания сибирского и естественного осадков, разнообразие населения становится более важным, чтобы растения могли адаптироваться к изменениям в их окружающей среде.

Быстрая адаптация

Доцент Леви Янт в Школе наук о жизни Университета был одним из ведущих исследователей по исследованию. Он сказал: «Удивительно, что эти группы населения быстро реагируют на изменение климата, поддерживая разнообразие, которое было принесено из других источников. Таким образом, эта« адаптируемость »населения происходит не только от местных инноваций, но и за счет разнообразия ,

«Это исследование показывает, что сумма лучше, чем его части: сохранение разнообразия в популяциях позволяет быстро адаптироваться к летучим климатам».

Д-р Янт работал в сотрудничестве с Дэвидом Солтом, профессором биологии, основанной на геноме, в Школе Биологических наук Университета, в рамках исследования Beacon of Excellence, которое было нацелено на решение проблемы растущего населения в меняющемся мире.

Исследование естественной эволюции не только увлекательно, но также может помочь нам развить будущие культуры. В центре внимания недавних исследований было понимание того, как растения адаптируются к ландшафтам. Пейзажи имеют разные свойства в разных местах, например, горы и прибрежные районы, а поскольку растения не могут двигаться, они должны постепенно адаптироваться к генетическим изменениям, чтобы справиться с изменяющимися условиями.

Генетическая вариация

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

Рассматривая эту естественную «лабораторию», резервуар биоразнообразия, можно изучить, что делает их адаптируемыми.

Предыдущие лабораторные эксперименты выявили наличие гена, участвующего в контроле накопления соли в растениях, и установили, что эта естественная генетическая вариация происходит в прибрежной Arabidopsis thaliana.

Для последнего исследования были проведены эксперименты на поле на Пиренейском полуострове, чтобы выяснить, каким образом растения, растущие на побережье, могут быть лучше приспособлены к их условиям. Соответствующие эксперименты были установлены во внутреннем местоположении в радиусе 30 км. Успех определялся производством семян растений.

Он обнаружил, что все растения с естественными генетическими вариациями росли менее чем в 1,5 км от побережья и не росли внутри страны.

Но удивительно, что он также обнаружил, что те, которые росли очень близко к побережью – менее 500 м от моря – не имели гена. Разница содержалась между 500 м и 1 км от моря, а популяции в этой области представляли собой смесь растений с вариантами гена и без них.

Увлечение стрессом

Население более устойчиво, имея как растения с регулирующим соленость геном, так и без него, что порождает вопросы для сельского хозяйства – поддерживает ли сохранение смешанных популяций в долгосрочной перспективе? И если мы выращиваем пшеницу разных сортов, неужели население с течением времени выдерживает изменения климатических условий?

Изучение этого может помочь нам развить культуры, которые лучше справляются с экологическими стрессами, такими как высокий уровень соли в почве или засушливых условиях.

Д-р Ян добавил: «Здесь мы видим намек на необычайную сложность и утонченные адаптированные системы в природе. Следующие шаги включают в себя масштабные« ландшафтные геномные »последовательности, направленные на расширение этого взгляда, чтобы выявить более глубокий взгляд на эволюционную адаптацию».

В исследовании, в котором участвовали селекционные адаптивные аллергические транспортеры-мигранты в прибрежных Arabidopsis thaliana, также участвовали ученые из Центра Джон Иннес, Нанкинского сельскохозяйственного университета и Университета Барселоны.

 

По материалам phys.org