Duplikacja genomu roślinnego
Głównym mechanizmem specjacji roślin lądowych jest poliploidyzacja, jednak wiedza na temat wydajności, dynamiki i potencjału ewolucyjnego dzikich gatunków poliploidów jest znikoma. Dogłębne poznanie tych mechanizmów ma priorytetowe znaczenie dla zachowania bioróżnorodności i scharakteryzowania ewolucji odpowiedzialnych za ważne ekonomicznie cechy roślin genów w różnych uwarunkowaniach genetycznych lub ekologicznych. Najczęściej używanym gatunkiem modelowym wykorzystywanym do badań genetycznych i ewolucyjnych jest obecnie rzodkiewnik pospolity. Naukowcy biorący udział w finansowanym ze środków UE projekcie WILD ARABIDOPSIS (Pathways, ecological and genomic consequences of genome duplication in Arabidopsis arenosa, an overlooked diploid-polyploid member of the model genus Arabidopsis) skupili się na dotąd pomijanym rzeżuszniku piaskowym, niezwykle obiecującym dzikim gatunku di/poliploidalnym o cechach zbliżonych do rzodkiewnika pospolitego. Europejskie gatunki rzeżusznika obejmują populacje o zmiennej liczbie kompletnych zestawów chromosomów (diplodalnych i autotetraploidalnych) oraz stanowią nowy model do badania ewolucji metodą duplikacji genomu. Głównym celem projektu WILD ARABIDOPSIS było przeanalizowanie genetycznej struktury rzeżusznika piaskowego, zbadanie interakcji pomiędzy jego dwoma poziomami ploidalności oraz ocena różnorodności ważnych z biologicznego punktu widzenia cech charakterystycznych dla danych obszarów geograficznych i warunków środowiskowych. Dążąc do osiągnięcia założonego celu, naukowcy zajęli się odszyfrowywaniem zależności między zjawiskiem zajmowania nisz a obecną różnorodnością genetyczną rzeżusznika piaskowego z wykorzystaniem wysoko wydajnych metod genotypowania oraz analizy eko-przestrzennej. Wyniki wykazały, że ważną rolę w ewolucji genotypu obecnych gatunków odegrały pasma górskie Europy Środkowo-Wschodniej. W szczególności okazało się, że w polodowcowym środowisku Europy Północnej rozprzestrzeniły się dwa hybrydowe gatunki środkowoeuropejskie. Aby ocenić ewolucyjne skutki duplikacji genomu, naukowcy porównali 300 sekwencji genomu rzeżusznika piaskowego na obu poziomach ploidalności. Wyniki wykazały częsty przepływ genów między tymi poziomami, co sugeruje ich potencjalny wpływ na ewolucję i zdolność adaptacji. Projekt dostarczył wielu cennych informacji o historii ewolucji, strukturze różnorodności genetycznej oraz zmienności fenotypowej rzeżusznika piaskowego. Wiedza ta z pewnością przyda się w dalszych badaniach nad wykorzystaniem tego gatunku w rolnictwie i/lub genetyce.
Słowa kluczowe
Duplikacja genomu, ewolucja, poliploidy, WILD ARABIDOPSIS, rzeżusznik piaskowy
