Supergen som styr pollination kartlagd

Att pollineringen fungerar är viktigt för hela ekosystemet. Nu har forskare löst det över hundraåriga mysteriet med en supergen som medför en effektiv korspollination hos blommor. Det visade sig att supergenen som orsakar längdvariation i hanliga och honliga reproduktionsorgan själv varierar i längd. Studien är publicerad i den vetenskapliga tidskriften Current Biology.

Trädgårdsmästare och botaniker har sedan 1500-talet vetat att vissa växtarter är distyla, vilket innebär att de har två former av blommor där de hanliga och honliga reproduktionsorganen har olika längd. Darwin fascinerades av denna variation och drog slutsatsen att den måste vara en anpassning för effektiv korspollination. Tidiga genetiker visade att de två blomformerna styrs av en kromosomregion innehållande ett kluster av gener, en så kallad supergen. Men fram till nyligen hade denna supergen aldrig kartlagts på DNA-sekvensnivå.

Nu har forskare vid Stockholms universitet, tillsammans med samarbetspartners vid universiteteten i Uppsala, Durham, Granada och Sevilla löst mysteriet med supergenen. De studerade vilda linarter, som Darwin beskrev som distyla redan år 1863, och använde moderna DNA-sekvenseringsmetoder för att identifiera supergenen.

Resultaten visar att variation i längden på DNA-sekvensen är viktig för evolutionen av två former av blommor som har olika långa hanliga och honliga reproduktionsorgan. Mer specifikt har en av de två varianterna av supergenen cirka 260 000 baspar DNA som däremot saknades i den andra varianten. Dessa 260 000 baspar DNA hyser flera gener som troligen orsakar skillnaderna i blomform.

– Samma typ av längdvariation i DNA-sekvensen har tidigare hittats hos en supergen för distyli hos gullvivor, som evolverat distyli helt oberoende av den linart vi studerat. Inte bara har evolutionen upprepade gånger lett till samma typ av blomvariation, den har använt sig av samma typ av genetisk lösning för att uppnå detta. Det förvånade oss, säger Tanja Slotte, professor i ekologisk genomik vid Stockholms universitet och forskningsledare för studien.

Resultaten är viktiga för en ökad förståelse av växters anpassningar till effektiv korspollination i tider av klimatförändringar.

– Distyli är ytterst en mekanism för effektiv korspollination. Att förstå mekanismer för pollination är särskilt viktigt idag givet klimatförändringarna och de utmaningar både växter och pollinatörer utsätts för, säger Tanja Slotte.

Artikeln "Genomic analyses of the Linum distyly supergene reveal convergent evolution at the molecular level" är publicerad i tidskriften Current Biology 9 september 2022.

Projektet finansierades av Europeiska forskningsrådet, ECR, under
Europeiska unionens Horizon 2020 forsknings- och innovationsprogram.

Kontakt:
Tanja Slotte, professor i ekologisk genomik vid Stockholms universitet
Telefon: 076-125 21 09 E-post: tanja.slotte@su.se