Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

H2020

Symbiosis — Wynik w skrócie

Project ID: 656853
Źródło dofinansowania: H2020-EU.1.3.2.
Kraj: Dania
Dziedzina: Żywność i zasoby naturalne

Rośliny dostosowują się do zmiany klimatu z niewielką pomocą przyjaznych bakterii

Zespół finansowanych ze środków UE naukowców odkrył, że niektóre rośliny współdziałają z „przyjaznymi” bakteriami swoistymi dla danego gatunku, które mogły pomagać im w aklimatyzacji na przestrzeni wieków.
Rośliny dostosowują się do zmiany klimatu z niewielką pomocą przyjaznych bakterii
Badanie symbiozy między roślinami i określonymi mikroorganizmami, które zamieszkują ich liście, może mieć istotny wpływ na zrozumienie adaptacji roślin w erze zmian klimatycznych.

„Staramy się zrozumieć, jak przebiega dywersyfikacja roślin i dlaczego niektóre rośliny dobrze sobie radzą, a inne nie, oraz jak rośliny mogą się adaptować do różnych zmian klimatu”, mówi koordynator projektu Symbiosis, Nina Rønsted. Naukowcy badali specyficzne dla roślin bakterie, które znajdują się w liściach niektórych gatunków roślin. Dr Brecht Verstraete, który otrzymał dwuletnie indywidualne stypendium UE w ramach programu Marie Skłodowska-Curie, aby móc pracować z prof. Rønsted, stwierdził, że symbioza występuje tylko w kilku grupach roślin.

Jednym z nich jest „plemię” Vangueria z rodziny kawy Rubiaceae. Rodzaj ten ma około 600 gatunków. „W tej grupie roślin wykryto większość przypadków symbiozy”, zauważa. „Odkryliśmy, że każdy gatunek, w którym znajdują się te bakterie, wydaje się mieć swój unikalny gatunek bakterii – jest to relacja jeden-do-jednego”.

Analiza DNA i datowanie

Rośliny zbierano podczas wypraw, głównie do Afryki Wschodniej i Afryki Południowej. DNA wyekstrahowano z liści, a następnie zsekwencjonowano jego określone części. „Znaleźliśmy około 160 gatunków, z których połowa zawierała bakterie, a połowa nie, a następnie porównaliśmy sekwencje DNA, aby sprawdzić, jak szybko ewoluują”. Z czasem naukowcy dywersyfikowali i tworzyli nowe gatunki, wyjaśnia dr Verstraete.

Badanie sekwencji DNA za pomocą zegara molekularnego, czyli techniki wykorzystującej szybkość mutacji cząsteczek DNA w celu określenia, kiedy w pradziejach doszło do mutacji, a następnie skalibrowanie ich za pomocą dostępnych skamielin konkretnych roślin, umożliwiło określenie daty pojawienia się symbiozy z bakteriami.

Skamieniałości roślin datowano za pomocą geologicznych metod datowania, w tym datowania węgla. „Połączyliśmy dane dotyczące paliw kopalnych z sekwencją DNA, aby ustalić, ile lat ma ten gatunek”, wyjaśnia dr Verstraete.

Techniki te były wcześniej wykorzystywane do osobnego badania roślin lub zwierząt, ale po raz pierwszy zostały użyte do ustalenia związku pomiędzy roślinami i bakteriami specyficznymi dla danej rośliny.

Mutacje miały miejsce, gdy Afryka się ochładzała

Dr Verstraete ustalił, że bakteryjna symbioza pojawiła się około 11 milionów lat temu w erze późnego miocenu. W tym czasie nastąpiło globalne ochłodzenie i ogólny spadek zawartości dwutlenku węgla w atmosferze. Kiedy afrykański talerz kontynentalny zderzył się z kontynentem euroazjatyckim, Afryka stała się bardziej sucha, a lasy tropikalne pokrywające kontynent od wybrzeża do wybrzeża skurczyły się i zostały zastąpione przez otwarte trawiaste równiny lub sawanny.

„To był bardzo trudny okres dla roślin, ponieważ wszędzie były wielkie ssaki, które chciały je zjeść”, mówi profesor Rønsted. Bakterie na liściach mogły odstraszać zwierzęta, co pomogło w przetrwaniu roślin. Profesor Rønsted opisuje to zjawisko jako rodzaj „ochrony chemicznej”, podobnej do innych mechanizmów obronnych, takich jak kolce lub ciernie.

„Okazuje się, że rośliny nie radzą sobie zbyt dobrze, gdy nie ma bakterii”, mówi profesor Rønsted. „Wydaje się, że roślina jest zależna od interakcji z tymi bakteriami, a gatunki roślin współpracujące z tymi bakteriami są o wiele liczniejsze. Wiemy, że rośliny, które zawierają te bakterie, szybciej tworzą dodatkowe gatunki, chociaż wskaźnik wyginięcia wydaje się taki sam”.

Jak mówi prof. Rønsted, jest to korzystne dla roślin związanych z tymi bakteriami. „Duża różnorodność zapewnia bardzo dobre podstawy do adaptacji, jeżeli będzie ona konieczna”. Odkrycie, że rośliny żyjące w symbiozie z bakteriami mogą być lepiej przystosowane do zmian klimatu, może np. umożliwić bardziej efektywne zarządzanie środowiskiem naturalnym w przyszłości, wyjaśnia.

Słowa kluczowe

Symbiosis, DNA, zmiana klimatu, adaptacja roślin, ewolucja, Afryka, kawa, skamieniałości, botanika
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę