Это открытый вопрос, как мы можем гарантировать, что наши сельскохозяйственные культуры останутся продуктивными в меняющемся климате. Растения сталкиваются с аналогичными проблемами адаптации к климату при колонизации новых регионов, поскольку климатические условия могут быстро меняться в зависимости от широты и ландшафта. Несмотря на актуальность вопроса, фундаментальное научное понимание того, как растения справляются с этой проблемой и адаптируются к местным климатическим условиям, очень ограничено. Исследователи из Дании, Японии, Австрии и Германии опубликовали результаты своих исследований именно на эту тему.
Исследователи изучили растение Lotus japonicus, которое с относительно небольшими геномными изменениями смогло адаптироваться к разнообразному японскому климату, от субтропического до умеренного. Используя комбинацию полевых экспериментов и секвенирования генома, исследователи смогли сделать вывод об истории колонизации L. japonicus в Японии и определить области в геноме, где популяции растений, адаптированные к теплому и холодному климату, соответственно, демонстрировали крайнюю генетическую дифференциацию. В то же время они показали, что некоторые из этих геномных областей были тесно связаны с зимним выживанием и цветением растений.
Это первый случай, когда исследователи определили определенные области генома, которые изменились в ответ на естественный отбор, чтобы позволить видам растений адаптироваться к новым климатическим условиям.
Профессор Миккель Хайде Шируп утверждает: «Один из важнейших вопросов эволюционной биологии заключается в том, как естественный отбор может привести к генетической адаптации к новым условиям, и здесь мы непосредственно наблюдали пример этого у Lotus japonicus».
А доцент Стиг Уггерхой Андерсен добавляет: «Да, и очень интересно, что мы определили определенные признаки, в том числе выживаемость в зимнее время, которые подвергались отбору во время локальной адаптации растений к контрастному климату. В то же время мы наблюдали экстремальные генетические сигнатуры отбора в определенных областях генома. Эта связь между сигнатурами отбора и специфическими признаками имеет решающее значение для понимания процесса локальной адаптации».
Быстрая адаптация L. japonicus к совершенно разным климатическим условиям указывает на то, что генетическая изменчивость, лежащая в основе адаптации, уже существовала до колонизации растений. Это многообещающе для других видов растений на планете с быстрым изменением климата, поскольку позволит более быстрая адаптация», - добавляет профессор Шируп.
В этом случае различные климатические условия привели к тому, что разные популяции растений адаптировались к своим местным условиям. Эти популяции, по-видимому, сохранились, потому что определенные генотипы являются преимуществом в теплом климате, но недостатком в холодном климате и наоборот. наоборот», - заключает Д. Андерсен.