Расширение транспозонов помогает разгадать генетический парадокс вторжения

Виды часто проходят через генетическое «бутылочное горлышко», которое снижает генетическое разнообразие после видообразования или попадания в новый ареал. Хотя такое сокращение численности всегда снижает приспособленность и эволюционный потенциал, интродуцированные виды часто становятся инвазивными. Это известно как генетический парадокс вторжения.

Исследовательская группа под руководством профессора Го Ялуна из Института ботаники Китайской академии наук (IBCAS), совместно с СУН Гэ и Сурешкумаром Баласубраманианом из Школы биологических наук Университета Монаша (Австралия), выяснила, что вставки транспозонных элементов (TE) могут помочь видам с ограниченным генетическим разнообразием адаптироваться к новым условиям.

Чтобы оценить, как вставки TE вызывают быстрые фенотипические изменения и помогают растениям адаптироваться, исследователи сравнили однолетнее самоопыляющееся травянистое растение Capsella rubella (семейство Brassicaceae) с его перекрёстноопыляющимся видом-сестрой Capsella grandiflora.

Они обнаружили, что транспозоны (TE) значительно обогащены в промоторных областях генов C. rubella по сравнению с C. grandiflora.

Было установлено, что ряд полиморфных TE у C. rubella ассоциирован с изменениями в экспрессии генов. Среди них — TE, встроенные в ген FLOWERING LOCUS C, который является одним из ключевых генов, определяющих время цветения.

Примечательно, что образцы с такой TE-вставкой зацветают раньше и распространены в самой южной части ареала этого вида, в районе Средиземноморья. Для этого региона характерен средиземноморский климат с высоким уровнем осадков, тёплыми зимами и сухим жарким летом.

Эти результаты показывают, что генетические вариации, вызванные экспансией TE, могут помочь видам быстро адаптироваться к новым местообитаниям. Их влияние на адаптивные признаки может в некоторой степени объяснять генетический парадокс биологического вторжения.

Исследование было опубликовано в журнале PNAS 15 марта. Работа поддержана Национальным фондом естественных наук Китая, Стратегической программой приоритетных исследований Китайской академии наук, Инновационной академией дизайна семян КАН, Международной стипендией президента КАН для приглашённых учёных и стипендией Ларкинса Университета Монаша.