Несколько ключевых генетических различий адаптируют цветы к опылению пчелами или колибри

Крупные различия в характеристиках цветков у дикорастущих растений с разными опылителями достигаются за счёт небольшого числа ключевых генетических различий. К такому выводу пришло исследование Кэролайн Вессинджер из Университета Южной Каролины (США) и её коллег, опубликованное в журнале PLOS Biology.

Растения, зависящие от опылителей-животных (насекомых или птиц), эволюционировали, формируя характерные наборы признаков цветка — так называемые «синдромы опыления», — адаптированные под конкретного опылителя. Например, большинство растений рода Penstemon имеют широкие синие цветки, которые служат «посадочной площадкой» для пчёл, но некоторые виды развили узкие красные трубчатые цветки, приспособленные для опыления колибри.

Чтобы понять, как эти синдромы опыления поддерживаются на генетическом уровне, исследователи секвенировали ДНК 229 растений трёх родственных видов Penstemon: двух, адаптированных для опыления пчёлами (P. neomexicanus и P. virgatus), и одного, адаптированного к опылению колибри (P. barbatus).

Они обнаружили удивительно мало генетических различий, отличающих P. barbatus от его опыляемых пчёлами родственников, несмотря на значительные различия в характеристиках цветков. В целом, растения из одного региона были генетически более схожи, чем географически удалённые особи, независимо от вида. Это указывает на генетическое смешение между дикорастущими растениями, адаптированными к пчёлам и колибри. Однако учёные выявили 21 участок генома, который стабильно различался между видами с разными опылителями.

Эти участки распределены по всему геному, что повышает вероятность того, что комплементарный набор признаков цветка может быть «разорван» в результате рекомбинации (перетасовки материнских и отцовских генов при образовании гамет), создавая менее успешные гибриды. Три из генетических различий расположены рядом с геномными локусами, связанными с цветом цветка, шириной венчика и объёмом нектара — признаками, характерными для разных синдромов опыления.

Авторы полагают, что редкие события гибридизации между соседствующими видами Penstemon, опыляемыми пчёлами и колибри, в сочетании с сильным естественным отбором на сохранение адаптированных к каждому опылителю наборов признаков цветка, могут объяснить полученные результаты.

Доктор Вессинджер отметила: «Хотя виды, опыляемые пчёлами и колибри, легко различимы в полевых условиях по явным различиям в цветках и общем габитусе растения, на генетическом уровне эти разные виды отличает удивительно малое количество генетических регионов».