Пустинята Атакама е една от най-суровите среди на живот на Земята. Въпреки това, там живеят няколко вида растения. Изследователите съвсем скоро идентифицираха гените, които им позволяват да оцелеят в тази екстремна среда.

 

Разбиране на механизмите за адаптация на растенията за справяне с изменението на климата


 

В настоящия контекст на изменението на климата и с развитието на все по-суха среда в определени райони на земното кълбо изглежда от съществено значение да се разберат по-добре механизмите за адаптация на растенията.

 

Голяма стъпка в тази насока е направена благодарение на екип от изследователи, които открит генетичния източник, който позволява на растенията да се адаптират и да оцеляват в екстремни климатични условия.

 

Тези резултати, публикувани в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), биха могли по-специално да позволят на учените да разработят видове, устойчиви на изменението на климата, и по този начин да насърчат отглеждането на култури в особено сухи и бедни на хранителни вещества среди.

 

По-специално, те биха позволили да се увеличи производството в региони, които в момента страдат от суша, и да се намали продоволствената несигурност.

 

Екипът, осъществил проучването, се състои от ботаници, микробиолози, еколози и специалисти по геномни науки. Фокусът на изследването е бил върху различни растителни видове, живеещи в момента в пустинята Атакама.

 

 

Пустинята Атакама - перфектна природна лаборатория

Пустинята Атакама се намира в северната част на Чили, между Тихия океан и Андите. Това е най-сухото място на Земята. Там обаче виреят десетки растителни видове.

 

В допълнение към липсата на вода, тези растения трябва да се адаптират към условия на голяма надморска височина, които се характеризират със силни температурни колебания, големи количества слънчева радиация и особено бедна на хранителни вещества почва.

 

Тези екстремни условия правят пустинята Атакама перфектна природна лаборатория, интензивно изследвана през последните десет години.

 

Като част от проучването, изследователите са определили 22 обекта, за да характеризират условията на околната среда на това място и растенията, които живеят там.

 

Целта е да успеят да се определят най-добре адаптираните видове и да се идентифицират гените, които позволяват тяхното оцеляване и разпространение в тази екстремна и пустинна среда.

 

За да определят кои нуклеотидни последователности в генома играят роля в адаптирането на растението към условията на околната среда на пустинята Атакама, учените са използвали така наречения филогенетичен подход, който има за цел да реконструира еволюционната история на даден вид, като използва данни от неговия геном.

 

ДНК последователностите на 32 растителни вида от пустинята Атакама са сравнени с 32 други вида, генетично сходни, но неадаптирани към тези специфични условия на живот.

 

Идентифициране на генетични мутации, отговорни за адаптивността

Тези различни растителни видове са били подложени на скрининг на техните гени, за да се идентифицират промените в ДНК последователностите, кодиращи характеристиките, нужни за оцеляване в тези условия на околната среда.

 

В крайна сметка изследователите идентифицират 265 гена, чиито мутации са селектирани от тяхната еволюция във враждебна среда. Тези адаптивни мутации присъстват особено в гените, участващи в процеса на фотосинтеза, позволявайки на растенията да се адаптират към силната светлина и силната слънчева радиация на Атакама.

 

Открити са и други модификации в гените, участващи в регулирането на реакцията на водния стрес, на наличието на сол и метални йони, което показва добрата адаптация на тези растения към почва, бедна на хранителни вещества.

 

Изследователите също са установили, че някои видове са развили взаимодействия с бактерии на нивото на кореновата си система, което насърчава растежа им.

 

Тази адаптивна стратегия дава възможност по-специално да се оптимизира консумацията на азот, елемент, който е от съществено значение за растежа на растенията, докато почвата на пустинята Атакама е относително лишена от него.

 

Това проучване осигурява по-добро разбиране на еволюционните стратегии, прилагани в екстремни среди.

 

Освен това повечето растения в Атакама са тясно свързани с основни култури като зърнени храни, бобови растения или картофи.

 

Така идентифицираните гени представляват истинска възможност за бъдещи генетични проучвания за разработване на по-устойчиви култури и справяне с разширяването на сухите и пустинни райони.

 

Източник:

www.science-et-vie.com

https://www.pnas.org/content/118/46/e2101177118