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中科院植物所等在植物適應性進化研究中取得進展

發布時間:2019-4-11 9:34:39 來源:《農藥市場信息》傳媒 作者:鄭慶偉

在物種形成或物種入侵到新生境時,往往只涉及祖先物種里的少數群體或個體,從而導致形成的新物種或入侵群體的遺傳多樣性下降,即所謂“瓶頸效應”。盡管瓶頸效應使得新物種或入侵群體遺傳多樣性很低,但這些群體仍能夠適應新生境。這種很低的遺傳多樣性和很強的適應能力之間的巨大反差被稱為“生物入侵的遺傳悖論”。對于這一問題的研究,有助于加深人們對于物種適應性進化的理解。

十字花科芥屬植物Capsella rubella是一個新近起源的二倍體物種,為擬南芥的近緣種,其祖先物種為C. grandiflora。在進化過程中,C. grandiflora的少數個體交配系統從異交變為自交,從而產生了C. rubella。盡管C. rubella的遺傳多樣性較低,但其分布范圍卻比其祖先物種要大,因此成為研究“生物入侵的遺傳悖論”的一個典型案例。

中國科學院植物研究所郭亞龍研究組與研究員葛頌同澳大利亞莫納什大學教授Sureshkumar Balasubramanian合作,通過比較C. rubellaC. grandiflora,發現了“生物入侵的遺傳悖論”的一個進化機制。研究人員發現,轉座子在C. rubella里高度富集,其變異促進了快速的表型變異。例如轉座子插入到開花時間相關基因FLC區域促進開花,早開花使這個物種能夠適應地中海區域夏季炎熱干燥的氣候。

該研究表明,遺傳多樣性很低的物種能夠通過轉座子的大量擴增,快速產生遺傳變異,并導致開花時間等關鍵適應性狀的變異,從而提高其適應能力。該研究揭示了“生物入侵的遺傳悖論”一個可能原因,即轉座子的“爆發”產生的遺傳變異可以使遺傳多樣性很低的物種快速適應新生境。

該研究于3月15日發表在國際學術期刊《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。該研究得到基金委“微進化過程的多基因作用機制”重大研究計劃、中科院B類戰略性先導科技專項“植物特化性狀形成及定向發育調控”、中科院種子創新研究院以及中科院國際人才計劃資助。


編輯人員:朱蓓蓓
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