Ученый из Университета Род-Айленда, изучающий инвазивное растение Phragmites, был частью международной исследовательской группы, которая обнаружила, что наиболее важным фактором, определяющим, станет ли растение инвазивным, является размер его генома.
Лаура Мейерсон, профессор URI по науке о природных ресурсах, сказала: «Наши результаты кристально ясны. Небольшие геномы являются наиболее важным фактором, определяющим инвазивность, по крайней мере, для фрагмитов, но, вероятно, и для многих других видов».
Результаты этого исследования были опубликованы на этой неделе в журнале Ecology.
Работая со своими коллегами Петром Пышеком и покойным Яном Суда из Института ботаники Чешской академии наук и их командой, они проверили 900 популяций фрагмитов со всего мира и выбрали 100 для оценки. Исследователи выращивали эти растения в обычном саду в Чешской Республике, подвергали их воздействию тех же условий окружающей среды и регулярно измеряли широкий спектр характеристик, от содержания питательных веществ и прочности листьев до химического состава растений и восприимчивости к травоядным..
Хотя все изученные растения принадлежали к одному и тому же виду, Phragmites australis, размер их генома варьировался от популяции к популяции.
По словам Мейерсона, главного автора статьи, их результаты показывают, что растения с большим геномом могут расти только в ограниченных местах. Линия Phragmites Мексиканского залива, например, с большим геномом, не смогла выйти за пределы региона Персидского залива, тогда как Phragmites, обитающие в Европе, с небольшим геномом, очень инвазивны по всей Северной Америке.
«Меньшие геномы более гибкие», - сказала она. «Они могут расти в различных условиях и почти на всех широтах».
Выводы исследовательской группы поднимают вопрос о том, почему растения с небольшим геномом чаще становятся инвазивными. Она думает, что у них есть ответ.
"Основная теоретическая причина связана с минимальным временем генерации", - пояснила она. «Идея состоит в том, что геном меньшего размера может быть воспроизведен быстрее, чем геном большего размера. Поэтому, если растение находится в стрессовой среде, оно может реплицироваться быстрее, чем если бы у него был больший геном. ресурсов для быстрого воспроизводства, прежде чем его удача иссякнет.
«С другой стороны, меньший геном также означает, что он может потерять потенциально полезные гены», - добавил Пышек, первый автор статьи. «Так что может быть компромисс».
Ученые используют проточную цитометрию, простую и недорогую технологию, для измерения размера генома растения, а скорость и простота процесса обеспечивают многочисленные применения результатов исследования. Например, сотрудники пограничной службы могут быстро проверять растения на предмет размера генома, прежде чем они будут перевезены через границу или импортированы в страну.
«Это дает нам дешевый инструмент для измерения их инвазивного потенциала», - сказал Мейерсон.
Она также считает, что это можно использовать для определения приоритетов управления существующими инвазивными популяциями тростника обыкновенного и других растений с такими же характеристиками размера генома.
«Управляющие землей могут проверять инвазивные популяции на предмет размера генома, чтобы они могли более эффективно распределять свои ресурсы для управления наиболее инвазивными видами», - сказала она. «Определив, имеет ли популяция особенно маленький размер генома, они узнают, что конкретное растение может быть более агрессивным и должно быть уничтожено».
Следующие исследования Мейерсона в тесном сотрудничестве с исследователями из Чешской Республики будут основываться на этих результатах. Она проводит эксперименты в URI, чтобы определить, как переменные окружающей среды, такие как соленость и температура, взаимодействуют с растениями с разным размером генома и как размер генома влияет на химию растений. Предварительные результаты этих исследований ожидаются в следующем году.