Det lange og korte af et supergen til effektiv bestøvning

Forskere har løst det århundrede gamle mysterium om et supergen, der forårsager effektiv krydsbestøvning i blomster. Resultaterne viser, at variation i sekvenslængde på DNA-niveau er vigtig for udviklingen af ​​to former for blomster, der adskiller sig i længden af ​​deres kønsorganer. Undersøgelsen er offentliggjort i dag i Current Biology .

Gartnere og botanikere har siden 1500-tallet vidst, at nogle plantearter har to former for blomster, der adskiller sig gensidigt i længden af ​​deres mandlige og kvindelige kønsorganer. Darwin foreslog først, at sådanne disstylous blomster fremmede effektiv krydsbestøvning gennem insektbestøvere. Tidlige genetikere viste, at de to former for blomster blev kontrolleret af en enkelt kromosomal region, der sandsynligvis huser en klynge af gener, et supergen. Men indtil for nylig var dette supergen aldrig blevet sekventeret.

Nu har forskere ved Stockholm Universitet sammen med partnere ved Uppsala Universitet, Durham Universitet, Universitetet i Granada og Universitetet i Sevilla løst mysteriet om supergenet. De studerede et system, hvor Darwin allerede beskrev uhyggelige, vilde hørfrøarter, Linum, og brugte moderne DNA-sekventeringsmetoder til at identificere supergenet.

Overraskende fandt de, at supergenet, der er ansvarlig for forskellige længder af mandlige og kvindelige kønsorganer, selv varierede i længden. Specifikt indeholdt den dominerende form af supergenet omkring 260.000 basepar DNA, der manglede i den recessive form. Den 260.000 basepar store DNA-strækning rummede adskillige gener, der sandsynligvis forårsager længdevariation i kønsorganer.

"Disse resultater var virkelig overraskende for os, fordi en lignende genetisk sammensætning af supergenet, der styrer distyly, tidligere er blevet identificeret i et andet system, primula, hvor det udviklede sig fuldstændig uafhængigt," siger Tanja Slotte, professor i økologisk genomik ved Stockholms universitet og senior forfatter til undersøgelsen.

"Ikke kun har evolutionen gentagne gange ført til lignende variation i blomsterne af primula og hørfrøarter, den har også været afhængig af en lignende genetisk løsning for at opnå denne bedrift," siger Juanita Gutiérrez-Valencia, Ph.D. studerende ved Stockholms Universitet og førsteforfatter til undersøgelsen.

Disse resultater giver ny indsigt i evolutionens exceptionelle kraft til at finde konvergerende løsninger på udbredte tilpasningsmæssige udfordringer såsom behovet for, at blomstrende planter skal krydsbestøves.

"Distyly er i sidste ende en mekanisme til effektiv krydsbestøvning. At forstå bestøvningsmekanismer er særligt vigtigt i dag i lyset af klimaændringer og udfordringer, som både plante- og insektbestøvningspopulationer står over for," sagde professor Tanja Slotte. + Udforsk yderligere

Supergeners evolutionære skæbner afsløret