由于借来的基因 蛇纹石植物能够在严酷的土壤中存活

来自John Innes中心的科学家们分析了在苛刻的蛇纹石土壤中生长的植物的基因组，以了解它们如何在这种条件下生存。他们似乎使用了两种策略：通过自然选择来适应环境，这种选择对当地产生的遗传变异起作用，并借用附近生长的相关植物的有用变种。

如果植物可以选择它想要生长的地方，它可能不会选择蛇纹土。蛇纹岩来自蛇纹岩，干燥，营养成分低，通常含有镍和铬等金属，其浓度对大多数物种有毒。尽管如此，一些耐寒植物已经在这些“蛇形贫瘠之地”中扎根 - 但正是这些使这些植物如此适应这种极端环境的原因呢?

包括来自John Innes中心的Kirsten Bomblies博士和Levi Yant博士在内的国际科学家团队利用基因组学方面的进展来研究哪些基因为蛇纹石植物提供了令人难以置信的耐受性。“改进的技术和大大降低的成本意味着我们现在可以进行比以往更复杂的基因组分析，”John Innes中心的研究小组负责人和PNAS发表的新论文的通讯作者Yant博士说。“我们想比较来自蛇纹石和非蛇纹石种群的相同物种的植物，试图在基因组水平上找到它们之间的差异。”

从欧洲各地收集称为拟南芥(Arabidopsis arenosa)的开花植物的种子。“我们多年来一直致力于A. arenosa的适应性研究，但随后我们发现了一项植物调查，发现于1955年，该调查记录了奥地利蛇纹石生长的种群，即使是这种物种也是一个极端的栖息地，” Bomblies博士解释道。“当我们在2010年访问同一地点时，它仍然在那里生长，因此我们收集了它们的种子，以及来自大约30个非蛇纹石种群的种子，并将它们全部放在实验室的公共花园中进行比较。”

这项研究发表在今天的“ 美国国家科学院院刊”上，进一步肯定了A. arenosa是研究适应遗传基础的优秀模型。它与拟南芥和A. lyrata密切相关- 两种经过充分研究的物种，用作植物研究的模式生物，这对基因功能的评估有很大帮助。

来自收集的种子的植物的组织用于基因组分析。正如预期的那样，研究人员发现A. arenosa的蛇纹石种群特别具有基因变异，可以帮助他们应对干旱和低土壤养分状况等挑战。“知道哪些基因有助于蛇纹石A. arenosa在贫瘠的土壤中茁壮成长应该对作物育种者有用，他们可能能够利用这些知识合理开发抗逆性作物品种，”Yant博士说。

那么，蛇纹石耐受的A. arenosa如何获得有助于它定居蛇纹石贫瘠的遗传变化呢?“我们认为A. arenosa的一些适应性通过自然选择完全独立进化，但有趣的是，我们还在蛇纹石耐受性A. arenosa的基因组中发现了一些明显的A. lyrata基因变异体，而不是其他A. arenosa。人口，“Yant博士说。

“这表明蛇纹石A. arenosa已经从附近种植的表亲群体中借用了一些有利的迁移基因。”他的结论是：“这项研究的结果使我们了解了植物在恶劣条件下适应 - 甚至茁壮成长 - 的复杂方式，而且知识非常重要，因为我们寻求减轻农业用地退化的影响气候变化。“