Обзор контрастных стратегий устойчивости к солености северных и центральных прибрежных метапопуляций B. fruticulosa. Источник: Труды Национальной академии наук (2024). DOI: 10.1073/pnas.2407821121
Ученые обнаружили, что разные популяции вида растений, который тесно связан со многими культурами мирового значения, используют совершенно разные стратегии для адаптации к изменениям окружающей среды, что дает экспертам новые возможности для создания культур, которые лучше переносят изменение климата и обеспечивают будущую продовольственную безопасность.
Распространенное предположение заключается в том, что популяции одного и того же вида используют одни и те же процессы для адаптации к общим стрессорам, но эксперты из Ноттингемского университета обнаружили, что это не всегда так. Вместо этого они демонстрируют удивительную степень «эволюционной гибкости».
В новом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, профессор Леви Янт из Школы естественных наук обнаружил, что соседние «сестринские» популяции ранее неизученного вида Brassica адаптируются к прибрежной среде обитания совершенно по-разному. В данном случае это очень высокий уровень солености, который представляет собой растущую угрозу из-за изменения климата.
Изучаемый вид — Brassica fruticulosa — является близким родственником капусты, брокколи, цветной капусты, рапса и редиса.
Изучение этих диких родственников этих важных культур может выявить существующие «естественные решения», которые эволюция уже нашла. Затем ученые могут использовать эту информацию для «защиты будущего» важных культур во всем мире, чтобы адаптироваться к экологическим стрессорам, таким как изменение климата.
Для проведения исследования группа исследователей тщательно обследовала все виды Brassica в регионе Северной Испании и выявила этот единственный вид, у которого были исключительные популяции, приспособленные к высокой солености, в то время как остальные популяции того же вида не были. Растения в этом регионе естественным образом эволюционировали к очень соленым средиземноморским побережьям в Испании.
Затем они вырастили все популяции Brassica fruticulosa в лаборатории и, используя геномику, физиологию и молекулярную биологию, определили различные популяции, адаптированные к одному и тому же стрессору, в данном случае к высокой солености, разными способами.
Различные стратегии адаптации к высокой солености, каждая из которых имеет разные генетические и механистические основы, оказались весьма неожиданными.
Профессор Янт сказал: «Люди обычно ожидают, что близкородственные популяции данного вида будут адаптироваться к одному и тому же стрессору окружающей среды одинаковым образом из-за генетических или физиологических ограничений. Однако это обычно не проверялось из-за практических ограничений. Здесь мой коллега, доктор Сильвия Бусомс, решила рассмотреть многие популяции, а не только несколько.
«В нашем новом исследовании мы показываем, что даже на уровне соседних популяций контрастные адаптивные стратегии контролируют адаптивные реакции на высокую прибрежную соленость у Brassica fruticulosa. Это указывает на множество вариантов для проектирования важной для сельского хозяйства адаптации: засоления почвы.
«Эти результаты будут интересны не только тем, кто изучает фундаментальные механизмы адаптации, но и повышение устойчивости видов Brassica».
Дополнительная информация: Сильвия Бусомс и др., Локальное криптическое разнообразие механизмов адаптации к засолению у диких скрещивающихся видов Brassica fruticulosa, Труды Национальной академии наук (2024). DOI: 10.1073/pnas.2407821121
Информация о журнале: Труды Национальной академии наук
Предоставлено Ноттингемским университетом
