Исследовательская группа из университетов Кельна и Потсдама и Института селекции растений Макса Планка обнаружила, что региональные линии кресс-салата (Arabidopsis thaliana), небольшого рудерального растения, населяющего улицы Кельна, сильно различаются в типичной жизни. характеристики цикла, такие как регуляция цветения и прорастания. Это позволяет им адаптировать свое размножение к местным условиям окружающей среды, таким как температура и воздействие человека.

Исследователи из Центра совместных исследований / Transregio 341 «Экологическая генетика растений» обнаружили, что условия окружающей среды отфильтровывают неподходящие линии из пула региональных линий растений, так что выжить удается только тем, у кого есть подходящие черты.

«Этот процесс, называемый «экологической фильтрацией», хорошо известен тем, что способствует утверждению или сохранению видов растений в определенном месте. Интересно видеть, что точно такой же процесс также работает для разных линий внутри вида», — говорит Аня. Линштедтер, который недавно покинул Кельн, чтобы стать профессором исследований биоразнообразия в Потсдамском университете. Об исследовании сообщается в статье «Экологическая фильтрация разнообразия признаков жизненного цикла в городских популяциях Arabidopsis thaliana», опубликованной в журнале Журнал экологии.

Arabidopsis thaliana — наиболее распространенный модельный организм в исследованиях растений и поэтому важен для биологии растений. Большая часть исследовательской работы по A. thaliana сосредоточена на потомках одной особи, линии под названием Col-0, в то время как естественно растущие растения в районе Кельна демонстрируют множество линий.

«В нашем исследовательском консорциуме мы работаем над пониманием того, как результаты, полученные в лаборатории, проявляются в природе», — объяснила профессор д-р Жюльет де Мо, представитель CRC TRR 341. Col-0 напоминает линии, которые естественным образом присутствуют в Кёльне? Но затем мы начали понимать, насколько велико экологическое разнообразие на наших улицах».

Растения, проанализированные в этом исследовании, были собраны доктором Грегором Шмитцем, первым автором исследования, по дороге на работу. Он заметил, что A. thaliana естественным образом растет в местах с совершенно разными условиями окружающей среды. К ним относятся участки с небольшим запасом воды и питательных веществ, такие как небольшие трещины в тротуарах, а также сильно нарушенные места обитания. Когда ученые секвенировали геномы растений, они обнаружили, что городские линии связаны друг с другом не больше, чем с линиями из более крупного региона.

К своему удивлению, биологи обнаружили, что среди популяций A. thaliana в Кельне существуют большие различия в отношении особенностей их жизненного цикла. Эти различия способствуют их сохранению в средах обитания, которые в основном различаются по степени воздействия на них человеческой деятельности, такой как прополка или скашивание. «Другими словами, генетическое разнообразие, которое мы обнаруживаем по всему городу, не распределено случайным образом, а соответствует конкретным различиям в городской среде», — сказал Шмитц.

Большинство растений используют холод для регулирования сроков цветения. Таким образом они гарантируют, что цветение не наступит в середине зимы. На улицах Кельна ученые обнаружили линии A. thaliana, которые используют холод для регулирования цветения, а также линии, которые его не используют: они цветут очень быстро после прорастания.

Кроме того, команда обнаружила несколько линий, семена которых переходят в состояние покоя, если они подвергаются воздействию высоких температур в течение нескольких дней, а также линии, семена которых не переходят в состояние покоя в жаркую погоду.

«Таким образом, разные линии могут иметь совершенно разные жизненные циклы», — сказал де Мо. «Некоторые из них очень быстрые, им не нужен покой и не требуется холод перед цветением, а другие медленнее, у них высокая способность вызывать покой, а холод является необходимым условием для цветения. Такое разнообразие на такой небольшой территории стало неожиданностью. , но самым восхитительным было видеть, что это зависело от степени нарушения окружающей среды на наших улицах».

Ученые продолжат исследовать, как гетерогенность окружающей среды выбирает определенные генетические варианты городских растений Arabidopsis thaliana в Кельне.