Genetisk variabilitet understøtter planters overlevelse under tørke

I den første undersøgelse for at forudsige, om forskellige bestande af de samme plantearter kan tilpasse sig klimaændringer, forskere fra Max Planck Institute for Developmental Biology finder ud af, at centraleuropæiske dør først.

Forskerne fokuserede på sennepskarse, som vokser i hele Europa, Asien og Nordvestafrika. Overraskende nok, Skandinaviske planter kan klare ekstrem tørke såvel som planter fra Middelhavslandene. Det kan skyldes, at vandet i den skandinaviske jord er frosset i mange måneder, gør det utilgængeligt for planter og effektivt skaber tørkeforhold.

Forskerne plantede sennepskarse frø indsamlet fra over to hundrede steder så forskellige som Nordafrika, Spanien, centraleuropa og det nordlige Sverige. Efter at de var spiret under optimale forhold, planterne blev udfordret af alvorlig tørke, og deres evne til at overleve denne stress blev registreret. Brug af storstilet genom-sekventeringsinformation, specifikke genetiske varianter kunne kædes sammen med planternes evne til at overleve længere. Kombineret med klimaforudsigelser fra det mellemstatslige panel om klimaændringer, holdet var derefter i stand til at generere kort, der viser placeringen af ​​genetiske varianter, der er nøglen til artens fremtidige overlevelse.

"Jeg var chokeret over at røre ved jorden i potterne med planter fra det nordlige Sverige og Spanien, finder det helt tørt og skørt, mens planterne overlevede med rig, grønne blade, "siger hovedforfatter Moises Exposito-Alonso fra Max Planck Institute for Developmental Biology." Jeg rejste til Sverige, hvor jeg observerede planter overleve på samme måde i deres naturlige miljø. Det mindede mig om at se sennepskarse trives i det knækkede ler af udtørrede flodsenge, hvor jeg voksede op i Spanien. Mange botanikere og også andre tænker på sennepskarse som værende plantebiologers laboratorierotte, men hvad de færreste indser er, at den lever i ekstreme miljøer, gør den ideel til at studere tilpasning til klimaændringer, " han siger.

I løbet af de næste 50 til 100 år, ekstreme tørkebegivenheder forventes at blive mere og mere udbredt. Dette er en af ​​de mest udfordrende konsekvenser af global opvarmning for planter og dyr. En konstant stigning i temperaturerne er allerede i gang, men denne og andre undersøgelser viser, at reduceret nedbør, som vil påvirke både planter og mennesker på en mindre lineær måde, vil sandsynligvis have en endnu større effekt på overlevelsen. I 2070, Centraleuropa vil sandsynligvis have meget mindre nedbør end i dag. Den nye forskning viser, at planter i denne region ikke har de genvarianter, der er nødvendige for at tilpasse sig.

Tidligere forudsigelser for fordelingen af ​​planter eller dyr som reaktion på klimaændringer har stort set ignoreret det faktum, at der ofte er en enorm mængde genetisk variation i en art. For første gang, forskere har brugt viden om den geografiske fordeling af genetisk variation til at kortlægge en arts evne til at tilpasse sig ved naturlig selektion. "Fordi jorden i øjeblikket oplever dramatiske klimaforandringer, det er af kritisk interesse at forstå, hvordan arter vil reagere på det, siger Detlef Weigel, som overvågede undersøgelsen med Hernán Burbano. "Chancen for en art til at modstå den globale opvarmning vil sandsynligvis afhænge af dens mangfoldighed, især om det allerede i dag har individer tilpasset sig ekstreme forhold, " tilføjede Burbano.

Resultaterne rapporteret af Max Planck Institute kan hjælpe med at redde plante- og dyrearter med presserende bevaringsbehov. Hvis der kan findes populationer med genetiske varianter, der understøtter tørketilpasning, de kunne flyttes til områder, hvor sådanne tilpasninger er mest nødvendige. Sådanne indførte individer ville så i høj grad forbedre den lokale genpulje. Den samme tilgang kunne bruges til at reducere et misforhold mellem afgrødesorter og deres miljø, hjælper med at forbedre afgrødernes ydeevne.