МОСКВА, 6 окт - РИА Новости. Приспособленность растения к конкретным климатическим условиям и способность выживать в меняющемся климате можно неплохо предугадать по наличию у него нужных "климатических" генов, считают две группы биологов, опубликовавшие свои выводы в журнале Science.
Считается, что в геноме растений содержится большое количество активных и "выключенных" генов, отвечающих за адаптацию к новым климатическим условиям. При изменении условий окружающей среды растения с самым приспособленным набором генов выживают и передают их своим потомкам.
Джой Бергельсон (Joy Bergelson) из Чикагского университета (США) и ее коллеги решили предсказать, какие гены будут определять выживаемость в новом климате различных сортов арабидопсиса (Arabidopsis thaliana).
Сначала авторы работы собрали и секвенировали в общей сложности геномы 107 разновидностей арабидопсиса, растущих в Европе, и сопоставили их структуру в соответствии с 13 климатическими критериями, в частности с силой солнечного освещения, относительной влажностью и длиной лета.
Ученые проследили, как влияют небольшие изменения генома, однонуклеотидные полиморфизмы (отличия в ДНК в одну "букву"-нуклеотид), на приспособленность арабидопсиса к тем или иным условиям.
Биологи установили, что особенности структуры генов, управляющих временем цветения и скоростью роста растения, были связаны с длиной светлого времени суток в той местности, где растет арабидопсис. Кроме того, обнаружилась связь между распределением полиморфизмов в генах, управляющих отмиранием листьев осенью, и средней температурой воздуха, а также между "устройством" генов выхода из "спячки" и соотношением влажности и температуры почвы.
Затем ученые попытались найти такие же взаимосвязи в 950 "виртуальных" геномах арабидопсиса, которые были когда-либо секвенированы другими учеными. Они обнаружили в этом наборе такие же особенности по всем климатическим критериям, кроме сезонной изменчивости осадков.
Далее авторы работы решили проверить свои выводы, попытавшись на основе генетических данных предсказать относительную приспособленность 147 разновидностей арабидопсиса из разных уголков мира, которые они посадили в общественном саду французского города Лилль. Ученые составили набор "идеальных" полиморфизмов, которые, по их предположению, должны быть характерны для растений из климатической зоны Лилля, и сравнили его с набором полиморфизмов у каждого из наиболее приспособившихся к новым условиям сортов арабидопсиса. В половине случаев предсказания Бергельсон и ее коллег оказывались достаточно точными.
Другая группа ученых под руководством Джоанны Шмитт (Johanna Schmitt) из Брауновского университета в городе Провиденс (США) пришла к аналогичным выводам, выращивая несколько диких сортов арабидопсиса в четырех регионах Европы - в окрестностях испанской Валенсии, британского Норвича, немецкого Халле и финского Оулу.
Ученые просеквенировали геномы этих растений и выделили однонуклеотидные полиморфизмы, связанные с общим выживанием сортов и их хорошим плодоношением в данной местности. Оказалось, что растения из Германии и Британии были ближе друг к другу, чем к финскому и испанскому "собратам".
В качестве следующего шага своего исследования Шмитт и ее коллеги сопоставили разницу в структуре генов этих сортов арабидопсиса и температурные показатели - среднюю температуру воздуха и минимальную температуру в летний период. "Устройство" многих генов оказалось связано с довольно экзотичными параметрами - к примеру, отсутствием осадков в самое холодное время года и максимальной температурой воздуха во время плодоношения.
В целом, только 12 из 800 "однобуквенных" мутаций в "климатических" генах были связаны с выживанием сразу в двух или более регионах. Эти мутации располагались в генах устойчивости к грибковым инфекциям, "ремонта" ДНК и устойчивости к влажности.
Биологи полагают, что большинство генов, работа которых обеспечивает выживание растения в конкретных климатических условиях, "управляют" самыми разными клеточными механизмами. В случае необходимости это позволит некоторым потомкам растения быстро приспособиться к новым климатическим условиям.
