_ Adaptarea mecanismului fotosintetic în plantele din aer are loc prin duplicarea genelor, constată studiul

Cercetătorii de la Universitatea din Viena, împreună cu colaboratori din Franța, Germania, Elveția și SUA, au realizat un progres în înțelegerea modului în care factorii genetici influențează evoluția un mecanism specific de fotosinteză în Tillandsia (plante de aer). Acest lucru pune în lumină acțiunile complexe care provoacă adaptarea plantelor și diversitatea ecologică. Rezultatele studiului lor sunt publicate în Plant Cell.

Unele specii de plante au dezvoltat o trăsătură de economisire a apei numită Metabolismul acidului crassulacean (CAM). Plantele CAM la fel ca majoritatea speciilor de Tillandsia - cel mai bogat gen din familia ananasului (Bromeliaceae) - își optimizează eficiența utilizării apei: în timp ce alte plante își deschid în mod normal stomatele (porii minusculi din frunzele lor) în timpul zilei pentru a absorbi dioxidul de carbon pentru fotosinteză. , plantele CAM fac acest lucru noaptea și ascund CO2 pentru o utilizare ulterioară, ajutându-le să supraviețuiască cu mai puțină apă.

Această trăsătură a evoluat independent de mai multe ori în regnul plantelor. Cu toate acestea, evoluția bazei genetice complexe a CAM a rămas evazivă, făcându-l un focus al cercetării în biologia evoluționistă.

În acest studiu, echipa de cercetare s-a concentrat pe o pereche de specii Tillandsia care prezintă forme divergente de fotosinteză. —CAM vs. C3 — ceea ce înseamnă că speciei C3 îi lipsește adaptarea specializată la condițiile aride. Folosind tehnici avansate pentru a studia genetica și biochimia plantelor - de exemplu, analize ale aranjamentelor genelor, evoluția moleculară și a familiei de gene, expresia diferențială temporală a genelor și metaboliții - ei au descoperit că schimbările în reglarea genelor sunt în principal responsabile pentru mecanismele genomice care conduc evoluția CAM în Tillandsia.

Clara Groot Crego, Departamentul de Botanică și Cercetare a Biodiversității de la Universitatea din Viena și autorul principal al studiului, explică: „Descoperirile noastre dezvăluie că, deși schimbările la scară largă au influențat genomul Tillandsiei ca și alte plante, ajustarea modului în care funcționează fotosinteza are loc în principal prin modul în care sunt reglate genele, nu prin schimbarea secvențelor care codifică proteine.”

Perspectivele cheie din studiu includ identificarea familiilor de gene legate de CAM care suferă o expansiune accelerată în specii CAM. Acest lucru evidențiază rolul critic al evoluției familiei de gene în generarea de noi variații care determină evoluția CAM.

În noi nișe prin evoluție repetată

„CAM a evoluat în mod repetat la diferite specii de Tillandsia și le-a accelerat. capacitatea de a coloniza noi nișe ecologice, servind drept un motor cheie al speciației rampante observate în cadrul acestui grup”, spune Ovidiu Păun, Departamentul de Botanică și Cercetare a Biodiversității de la Universitatea din Viena și cercetătorul principal al studiului.

„Cercetarea noastră evidențiază importanța potențială a inovației genetice, dincolo de simplele schimbări de perechi de baze, în stimularea diversificării ecologice”, adaugă Paun.

Thibault Leroy, cercetător principal de la INRAE ​​Toulouse, Franța, subliniază că acest studiu are implicații. dincolo de știința de bază. „Înțelegerea modului în care a evoluat CAM poate ajuta la dezvoltarea strategiilor pentru a face culturile mai rezistente la deficitul de apă și pentru a face față schimbărilor climatice.”

Cercetarea va fi extinsă la mai multe specii din aceasta și alte grupuri de plante în cadrul unui proiect nou colaborativ.

(Fluierul)