Скрещивание двух видов цветов привело к появлению третьего

Всего 80 лет назад в США появился новый вид растения. Козлобородник, Tragopogon miscellus, – это продукт гибридизации двух других видов того же рода, T. dubius и T. pratensis. Эти цветы, завезённые в Америку из Европы, скрещивались и раньше, но их потомство оказывалось бесплодным. Но после переезда в США у гибрида возникли генетические перестройки, позволившие ему начать успешно размножаться и интенсивно заселять территорию. Международная группа исследователей изучила структуру генома нового вида и получила новые данные о механизмах эволюции растений. Отчёт о проделанной работе опубликован в журнале Current Biology.

Многие виды растений, как и животных, способны скрещиваться между собой, но образование плодовитого потомства – это уникальная ситуация. Дело в том, что гибрид, получивший наборы генов от двух разных видов, переживает транскриптомный шок: *одновременная работа сходных генов, приобретённых от одного и от другого родителя, приводит к разбалансировке многих биохимических процессов. Как правило, это неблагоприятное явление уравновешивается отключением одного из гомологичных родительских генов. Отключение происходит очень быстро и носит случайный характер. В результате у гибрида образуется смешанный фенотип – работает часть генов одного вида и часть другого. Само растение при этом может чувствовать себя сносно, но к размножению, как правило, оказывается неспособным.

Исследуя структуру генома Tragopogon miscellus, учёные выяснили, что репродуктивный успех этого гибрида связан со спонтанным удвоением всех хромосом – аллополиплоидией. У цветковых растений это явление встречается довольно часто даже без гибридизации. Аллополиплоидия тоже приводит к транскриптомному шоку, для компенсации которого в растении случайным образом отключается часть генов. Но, как показал анализ, у Tragopogon miscellus после образования гибрида механизм спонтанного отключения был ослаблен, и оно происходило постепенно, в течение поколений. Это значит, что появлялись растения с разными наборами работающих и отключённых родительских генов, и всего за 80 лет эволюция «смогла выбрать» из этого ансамбля наиболее подходящие варианты, что и определило успешность данного гибрида.

«Мы поймали эволюцию в действии, – цитирует ведущего автора работы Ричарда Баггса (Richard Buggs) портал EurekAlert. – Это выглядит так, как будто гибридизация и удвоение хромосом нажимают кнопку “перезагрузка”. Все гены снова начинают работать, а в последующих поколениях отсеиваются ненужные».

Гибридизация и удвоение хромосом происходят в природе у цветковых растений достаточно часто. Понимание механизмов генетической перестройки позволит не только лучше объяснить эволюцию диких видов, но и более эффективно и целенаправленно применить гибридизацию при создании новых сортов культурных растений.

Первоисточник информации:

Richard J.A. Buggs, Linjing Zhang, Nicholas Miles, Jennifer A. Tate, Lu Gao, Wu Wei, Patrick S. Schnable, W. Brad Barbazuk, Pamela S. Soltis, Douglas E. Soltis. Transcriptomic Shock Generates Evolutionary Novelty in a Newly Formed, Natural Allopolyploid Plant. – Current Biology. – 2011. – doi: 10.1016/j.cub.2011.02.016.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (4 votes)
Источник(и):

1. Наука и технологии РФ