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Adaptive mechanisms of ecological divergence in sibling allopolyploid lineages

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DNA-Verdopplung bringt adaptiven Erfolg

Fuchs' Knabenkraut bzw. Dactylorhiza ist nicht nur schön, es kann auch in unterschiedlichsten Lebensräumen wachsen, von den Alpen bis zu frischen Industrieabfällen. Die zu Hybridisierung und Chromosomenverdopplung neigende Orchidee kann aufgrund ihrer ständig wechselnden so gut kolonisieren.

Gesundheit

Die Hybridisierung gefolgt von der Gesamtgenomverdoppelung (WGD) gilt aus Auslöser von Evolution in blühenden Pflanzen. Das Multiplizieren der Chromosomenzahl in neu gebildeten Hybridarten führt zur sogenannten Allopolyploidie. Dieser folgen üblicherweise Genom- und epigenome Veränderungen für einen besseren adaptiven Erfolg. Das Projekt POLYADAPTATION (Adaptive mechanisms of ecological divergence in sibling allopolyploid lineages) untersuchte die Genetik von verschwisterten Dactylorhiza Allopolyploiden. Dabei ging es um die Frage, wie diese iterativen Fusionsprozesse die Anpassung an verschiedene ökologische Nischen ermöglichten. Durch die Analyse von rund einer Million Nukleotidbasen fanden die Forscher heraus, dass im gesamten Genom keine genetische Differenzierung vorkommt, trotz offen sichtbarer Unterschiede im Phänotyp. Betrachtete man allerdings vier verschiedene Arten, gab es einen sehr schwachen geografischen Hinweis, mit dem britische und skandinavische Linien unterschieden werden konnten. Dies lässt darauf schließen, dass es bei schwachen geographischen Unterschieden einen asymmetrischen Genfluss zwischen den Polyploiden gibt, der gegen die genetische Differenzierung arbeitet. Weitere Einzelheiten finden Sie unter Allopolyploid evolution in Dactylorhiza. Die Forscher untersuchten außerdem, wie wiederkehrende WGD veränderte Genexpression auslösen und die ökologischen Eigenschaften verändern können. Eine erhöhte Überexpression von Genen war bei einer erst kürzlich entwickelten Art stärker vorhanden als bei einer Art, die den diploiden Eltern mehr ähnelte. Ebenfalls relevant ist eine Initiative außerhalb der Finanzierung des POLYADAPTATION-Projekts, die aber gleichzeitig die Gruppe Plant Ecological Genomics an der Universität Wien ins Leben gerufen hat. Mithilfe eines START-Preises wurden zwei renommierte Symposien auch von POLYADAPTATION-Forschern organisiert: Evolutionary Epigenetics beim XVIII. internationalen botanischen Kongress, Melbourne, Australien in 2011 und bei der BioSystEU2013, Wien, Österreich in 2013. Die Forschungsergebnisse von POLYADAPTATION lieferten Einblicke zur Rolle der Polyploidie bei der Evolution, die von großer Bedeutung für die Anpassung und Artbildung ist. Die Verbindungen zwischen Polyploidie und funktioneller Vielfalt sollen Erkenntnisse zu genetischen und epigenetischen Mechanismen innerhalb einer Pflanzenpopulation bringen.

Schlüsselbegriffe

Dactylorhiza, Hybridisierung, Gesamtgenom Verdoppelung, Allopolyploidie, Epigenom

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