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Adaptive mechanisms of ecological divergence in sibling allopolyploid lineages

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Raddoppiamento del DNA = successo adattativo

La specie delle orchidee macchiate, o Dactylorhiza, non è solo bella ma può anche vivere in una gamma di habitat che va dalle Alpi alle acque dolci degli scarichi industriali. Quest’orchidea, soggetta a ibridazione e raddoppiamento dei cromosomi, ha caratteristiche genetiche in costante modificazione, che sono la chiave della sua capacità colonizzatrice.

Salute

Si ritiene che l’ibridazione seguita dal raddoppiamento dell’intero genoma (WGD) sia responsabile dell’inizio dell’evoluzione nelle piante con fiori. La moltiplicazione del numero di cromosomi in una specie ibrida di nuova formazione crea la cosiddetta allopoliploidia, generalmente seguita da modificazioni genomiche ed epigenomiche per un migliore successo adattativo. Il progetto POLYADAPTATION (Adaptive mechanisms of ecological divergence in sibling allopolyploid lineages) ha studiato la genetica delle specie sorelle allopoliploidi di Dactylorhiza. L’obiettivo era identificare in che modo questi eventi iterativi di fusione abbiano permesso l’adattamento a differenti nicchie ecologiche. Analizzando circa un milione di basi nucleotidiche i ricercatori hanno scoperto l’assenza genome-wide di differenziazione genetica malgrado differenze di fenotipo visibilmente evidenti. Ma osservando quattro specie differenti vi era un segnale geografico molto debole per mezzo del quale potevano distinguersi linee inglesi e scandinave. Ciò suggerisce che quando le barriere geografiche sono deboli vi è un flusso genico asimmetrico tra poliploidi che agisce in opposizione alla differenziazione genetica. Per maggiori dettagli si veda Allopolyploid evolution in Dactylorhiza. I ricercatori hanno studiato anche in che modo WGD ricorrente potrebbe scatenare espressione genica alterata e alterare le proprietà ecologiche. La sovraespressione aumentata dei geni era evidente in una specie evolutasi più recentemente rispetto alle specie che assomigliavano maggiormente ai genitori diploidi. Si segnala anche un’iniziativa esterna al finanziamento del progetto POLYADAPTATION, ma che nello stesso periodo ha dato vita al gruppo Plant Ecological Genomics at the University of Vienna. Grazie a un premio START sono anche stati organizzati due prestigiosi simposi dai ricercatori POLYADAPTATION. Si tratta di Evolutionary Epigenetics al diciottesiomo congresso botanico internazionale nel 2011 a Melbourne, Australia, e BioSystEU2013 a Vienna, Austria, nel 2013. I risultati della ricerca di POLYADAPTATION hanno fornito informazioni sul ruolo della poliploidia nell’evoluzione estremamente importanti per adattamento e speciazione. I collegamenti tra poliploidia e diversità funzionale promettono di fare luce sui meccanismi genetici ed epigenetici all’interno di una popolazione di piante.

Parole chiave

Dactylorhiza, ibridazione, duplicazione dell’intero genoma, allopoliploidia, epigenoma

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