Pollinator på besök i Linum lokal. Kredit:Juanita Gutiérrez-Valencia
Forskare har löst det hundraåriga mysteriet med en supergen som orsakar effektiv korspollinering i blommor. Resultaten visar att variation i sekvenslängd på DNA-nivå är viktig för utvecklingen av två former av blommor som skiljer sig åt i längden på deras könsorgan. Studien publiceras idag i Current Biology .
Trädgårdsmästare och botaniker har vetat sedan 1500-talet att vissa växtarter har två former av blommor som skiljer sig åt i längden på deras manliga och kvinnliga könsorgan. Darwin föreslog först att sådana disstylous blommor främjade effektiv korspollinering genom insektspollinatorer. Tidiga genetiker visade att de två formerna av blommor kontrollerades av en enda kromosomal region som troligen hyser ett kluster av gener, en supergen. Men tills nyligen hade denna supergen aldrig sekvenserats.
Nu har forskare vid Stockholms universitet tillsammans med partners vid Uppsala universitet, Durham University, University of Granada och University of Sevilla löst mysteriet med supergenen. De studerade ett system där Darwin redan beskrev disty, vilda linfröarter, Linum, och använde moderna DNA-sekvenseringsmetoder för att identifiera supergenen.
Överraskande fann de att supergenen som är ansvarig för olika längder av manliga och kvinnliga könsorgan själv varierade i längd. Specifikt innehöll den dominerande formen av supergenen cirka 260 000 baspar av DNA som saknades i den recessiva formen. DNA-sträckan på 260 000 baspar innehöll flera gener som sannolikt orsakar längdvariationer i könsorgan.
De två formerna av blommor av fint lin, Linum tenue, skiljer sig åt ömsesidigt i längden på deras könsorgan. Den övre panelen visar hela blommor medan den nedre delen visar de reproduktiva strukturerna i blommorna, med pilar som indikerar manliga och kvinnliga könsorgan. Kredit:Juanita Gutiérrez-Valencia
"Dessa resultat var verkligen överraskande för oss, eftersom en liknande genetisk sammansättning av supergenen som styr distyly har tidigare identifierats i ett annat system, primula, där den utvecklades helt oberoende", säger Tanja Slotte, professor i ekologisk genomik vid Stockholms universitet och senior författare till studien.
"Evolutionen har inte bara upprepade gånger lett till liknande variation i blommorna hos primula och linfröarter, den har också förlitat sig på en liknande genetisk lösning för att uppnå denna bedrift", säger Juanita Gutiérrez-Valencia, Ph.D. student vid Stockholms universitet och första författare till studien.
Linum tenue-blommor fotograferade på fältet i Spanien Kredit:Benjamin Laenen och Aurélie Désamoré
Dessa fynd ger nya insikter om evolutionens exceptionella kraft för att hitta konvergenta lösningar på utbredda adaptiva utmaningar som behovet av att korspollinera blommande växter.
"Distyly är ytterst en mekanism för effektiv korspollinering. Att förstå pollineringsmekanismer är särskilt viktigt idag med tanke på klimatförändringar och utmaningar som både växt- och insektspollinatorpopulationer står inför", säger professor Tanja Slotte. + Utforska vidare
