Populus pruinosa är en relikart som överlever i de hårda ökenmiljöerna i västra Kina och Centralasien. När den globala uppvärmningen och ökenspridningen intensifieras är det avgörande att förstå de genetiska mekanismerna bakom dess ekologiska anpassning. Tidigare genomiska resurser var otillräckliga för omfattande studier. Baserat på dessa utmaningar finns det ett behov av att bedriva djupgående forskning för att avslöja den genetiska grunden för P. pruinosas anpassningsförmåga och överlevnad under extrema förhållanden.
Forskare från Tarim University och South-Central Minzu University har publicerat en studie om P. pruinosa i tidskriften Horticulture Research den 6 februari 2024. Denna studie presenterar artens första kromosomskaliga genom och avslöjar kritiska insikter om dess adaptiva utveckling till extrema ökenmiljöer. Denna omfattande genomiska analys ger en grund för framtida ekologiska och genetiska studier.
Studien sammanställde och kommenterade framgångsrikt kromosomnivågenomet hos P. pruinosa, med hjälp av en kombination av Illumina, PacBio och Hi-C sekvenseringsteknologier. Analysen avslöjade att tandemduplicerade gener och utökade genfamiljer i P. pruinosa bidrar väsentligt till dess anpassningsförmåga till hög salthalt och torka.
Långa terminala upprepade retrotransposoner (LTR-RT) som infogats i genkroppsregioner identifierades som drivkrafter för adaptiv evolution, vilket underlättar artdifferentiering i saltlösning-alkaliökenmiljöer.
Helgenomsekvensering av individer från olika populationer avslöjade genetisk differentiering mellan populationer i norra och södra Tianshanbergen, driven av nederbörd. Nyckelgener, såsom MAG2-interagerande protein 2 (MIP2) och SET-domänprotein 25 (SDG25), spelar avgörande roller i denna anpassning.
Dessutom samuppregleras gener som RCI2A och ERD4 under salt- och torkastress, vilket ökar artens tolerans mot extrema förhållanden.
Dr. Zhihua Wu, en medförfattare till studien, sade:"Denna forskning markerar en betydande milstolpe i vår förståelse av P. pruinosa. Genom att avslöja de genetiska mekanismerna bakom dess anpassning till hårda ökenmiljöer kan vi bättre uppskatta motståndskraften hos denna Denna kunskap främjar inte bara vår vetenskapliga förståelse utan har också potentiella tillämpningar inom ekologiskt bevarande och utveckling av motståndskraftiga växtsorter."
Studiens resultat har betydande konsekvenser för ekologiskt bevarande och genetisk forskning. Att förstå den genetiska grunden för P. pruinosas anpassningsförmåga kan styra bevarandestrategier för denna art och dess livsmiljö. Dessa insikter kan också förbättra den genetiska motståndskraften hos andra växter som utsätts för liknande påfrestningar.
Den omfattande genomiska analysen ger en värdefull resurs för framtida forskning om adaptiv evolution och artdifferentiering i extrema miljöer.
Mer information: Jianhao Sun et al, Genomet i kromosomskalan och populationsgenomiken avslöjar den adaptiva utvecklingen av Populus pruinosa till ökenspridningsmiljön, Trädgårdsforskning (2024). DOI:10.1093/hr/uhae034
Journalinformation: Trgårdsbruksforskning
Tillhandahålls av TranSpread
