Genomstørrelse påvirker, om planter bliver invasive

En videnskabsmand fra Rhode Island fra University of Rhode Island, der studerer den invasive plante Phragmites, var en del af et internationalt forskerhold, der fandt ud af, at den største faktor ved afgørelsen af, om en plante vil blive invasiv, er dens genomstørrelse.

Laura Meyerson, URI -professor i naturressourcer, sagde "vores resultater er krystalklare. Små genomer er den vigtigste faktor ved bestemmelse af invasivitet, i det mindste for phragmitter, men sandsynligvis også for mange andre arter. "

Resultaterne af denne forskning blev offentliggjort i denne uge i tidsskriftet Økologi .

Arbejde med sine kolleger Petr Pyšek og afdøde Jan Suda fra Botanisk Institut ved Det Tjekkiske Videnskabsakademi og deres team, de screenede 900 populationer af phragmitter fra hele verden og valgte 100 at evaluere. Forskerne dyrkede disse planter i en fælles have i Tjekkiet, hvor de udsatte dem for de samme miljøforhold og regelmæssigt målte en lang række egenskaber, fra næringsindhold og bladhårdhed til plantekemi og modtagelighed for planteædere.

Mens alle de undersøgte planter var af samme art, Phragmites australis, deres genomstørrelse varierede fra befolkning til befolkning.

Ifølge Meyerson, seniorforfatteren på papiret, deres resultater tyder på, at planter med store genomer kun kan vokse på begrænsede steder. Den Mexicanske Golfs slægt af phragmitter, for eksempel, som har et stort genom, har været ude af stand til at flytte ud af Golfregionen, der henviser til, at phragmitterne er hjemmehørende i Europa, som har et lille genom, er meget invasiv i hele Nordamerika.

"Mindre genomer er mere kvikke, "sagde hun." De kan vokse i forskellige miljøer og på næsten alle breddegrader. "

Resultaterne fra forskergruppen rejser spørgsmålet om, hvorfor planter med små genomer er mere tilbøjelige til at blive invasive. Hun tror, ​​de har svaret.

"Den teoretiske hovedårsag har at gøre med minimum generationstid, "forklarede hun." Ideen er, at et mindre genom kan replikeres hurtigere end et større genom. Så hvis en plante er i et stressende miljø, det kan replikeres hurtigere, end hvis det havde et større genom. Den har brug for færre ressourcer og kan bruge sine ressourcer hurtigt til at reproducere, før dens held løber tør.

"På den anden side, et mindre genom betyder også, at det kan miste gener, der potentielt er gavnlige, "tilføjede Pyšek, den første forfatter til papiret. "Så der kan være en afvejning."

Forskere bruger flowcytometri, en enkel og billig teknologi, at måle størrelsen på en plantes genom, og hastigheden og enkelheden af ​​processen giver mange applikationer til resultaterne af forskningen. Grænsesikkerhedsofficerer kunne hurtigt screene planter for genomstørrelse, før de bringes over grænsen eller importeres til landet, for eksempel.

"Det giver os et billigt værktøj til at måle deres invasive potentiale, "sagde Meyerson.

Hun mener også, at den kan bruges til at prioritere forvaltningen af ​​eksisterende invasive bestande af almindeligt siv og andre planter med samme genomstørrelsesegenskaber.

"Landforvaltere kunne screene invasive populationer for genomstørrelse, så de kan allokere deres ressourcer mere effektivt til at styre de mest invasive arter, "sagde hun." Ved at afgøre, om en befolkning har en særlig lille genomstørrelse, de ved, at en bestemt plante kan være mere aggressiv og bør målrettes mod fjernelse. "

Meyersons næste undersøgelser, i løbende tæt samarbejde med forskere fra Tjekkiet, vil bygge videre på disse resultater. Hun udfører eksperimenter på URI for at bestemme, hvordan miljøvariabler som saltindhold og temperatur interagerer med planter af forskellige genomstørrelser, og hvordan plantens kemi påvirkes af genomstørrelse. De foreløbige resultater af disse undersøgelser forventes næste år.