Naukowcy zsekwencjonowali genom Populus pruinosa, rośliny rosnącej na ekstremalnych pustyniach. Badanie ujawnia kluczowe geny odpowiedzialne za wysokie zasolenie i zdolność przystosowania się do suszy. Analiza osobników z różnych populacji pokazuje zróżnicowanie genetyczne spowodowane opadami atmosferycznymi, co daje wgląd w ochronę ekologiczną i wzmocnienie genetyczne topoli pustynnych.

Populus pruinosa to gatunek reliktowy, który żyje w trudnych warunkach pustynnych zachodnich Chin i Azji Środkowej. W miarę nasilania się globalnego ocieplenia i pustynnienia kluczowe znaczenie ma zrozumienie mechanizmów genetycznych stojących za adaptacją ekologiczną. Wcześniejsze zasoby genomiczne były niewystarczające do kompleksowych badań. W związku z tymi wyzwaniami istnieje potrzeba przeprowadzenia dogłębnych badań w celu odkrycia genetycznych podstaw choroby P. pruinosazdolność adaptacji i przetrwanie w ekstremalnych warunkach.

Naukowcy z Uniwersytetu Tarim i Uniwersytetu South-Central Minzu opublikowali badanie (DOI: 10.1093/hr/uhae034) dotyczące P. pruinosa w dzienniku Badania ogrodnicze 6 lutego 2024 r. Niniejsze badanie przedstawia pierwszy genom gatunku w skali chromosomowej, ujawniając krytyczny wgląd w jego ewolucję adaptacyjną do ekstremalnych środowisk pustynnych. Ta wszechstronna analiza genomu stanowi podstawę przyszłych badań ekologicznych i genetycznych.

W badaniu pomyślnie zmontowano i opatrzono adnotacjami genom na poziomie chromosomu P. pruinosa, wykorzystując kombinację technologii sekwencjonowania Illumina, PacBio i Hi-C. Analiza wykazała, że ​​geny duplikowały się tandemowo i rozszerzały rodziny genów P. pruinosa znacząco przyczyniają się do jego zdolności przystosowania się do dużego zasolenia i suszy. Zidentyfikowano retrotranspozony o długich końcowych powtórzeniach (LTR-RT) wprowadzone do regionów ciała genu jako czynniki napędzające ewolucję adaptacyjną, ułatwiające różnicowanie gatunków w środowiskach pustynnych solankowo-alkalicznych. Ponowne sekwencjonowanie całego genomu osobników z różnych populacji ujawniło zróżnicowanie genetyczne między populacjami północnych i południowych gór Tianshan, spowodowane opadami atmosferycznymi. Kluczowe geny, takie jak białko 2 oddziałujące z MAG2 (MIP2) i białko domeny SET 25 (SDG25), odgrywają kluczową rolę w tej adaptacji. Dodatkowo geny takie jak RCI2A I ERD4 ulegają jednoczesnej regulacji pod wpływem stresu związanego z solą i suszą, zwiększając tolerancję gatunku na ekstremalne warunki.

Dr Zhihua Wu, współautorka badania, stwierdziła: „To badanie stanowi znaczący kamień milowy w naszym zrozumieniu P. pruinosa. Odsłaniając mechanizmy genetyczne stojące za adaptacją do trudnych warunków pustynnych, możemy lepiej docenić odporność tego gatunku. Wiedza ta nie tylko pogłębia naszą wiedzę naukową, ale także posiada potencjalne zastosowania w ochronie środowiska i rozwoju odpornych odmian roślin”.

Wyniki badania mają istotne implikacje dla ochrony środowiska i badań genetycznych. Zrozumienie podłoża genetycznego P. pruinosazdolności adaptacyjne mogą wyznaczać kierunki strategii ochrony tego gatunku i jego siedlisk. Odkrycia te mogą również poprawić odporność genetyczną innych roślin borykających się z podobnymi stresami. Kompleksowa analiza genomu stanowi cenne źródło dla przyszłych badań nad ewolucją adaptacyjną i różnicowaniem gatunków w ekstremalnych środowiskach.

###

Bibliografia

DOI

10.1093/godz./uhae034

Oryginalny adres URL źródła

Informacje o finansowaniu

Praca ta była wspierana finansowo przez Chińską Fundację Nauk Przyrodniczych (32371838 i U1303101), Program Naukowo-Technologiczny Bingtuan (2021BB010) oraz Podyplomowy Projekt Badań i Innowacji Uniwersytetu Tarim (TDBSCX202003).

O Badania ogrodnicze

Badania ogrodnicze jest czasopismem o otwartym dostępie Uniwersytetu Rolniczego w Nanjing i zajmuje pierwsze miejsce w kategorii Ogrodnictwo w czasopiśmie Journal Citation Reports™ z Clarivate, 2022. Czasopismo zobowiązało się do publikowania oryginalnych artykułów naukowych, recenzji, perspektyw, komentarzy, artykułów korespondencyjnych i listów do redaktor zajmujący się wszystkimi głównymi roślinami i dyscyplinami ogrodniczymi, w tym biotechnologią, hodowlą, biologią komórkową i molekularną, ewolucją, genetyką, interakcjami międzygatunkowymi, fizjologią oraz pochodzeniem i udomowieniem roślin uprawnych.

Zastrzeżenie: AAAS i EurekAlert! nie odpowiadają za dokładność komunikatów prasowych publikowanych w EurekAlert! przez instytucje wnoszące wkład lub za wykorzystanie jakichkolwiek informacji za pośrednictwem systemu EurekAlert.