Генетическая «командная работа» может быть ключом к созданию устойчивых к климату растений

Успех растения может зависеть от того, насколько хорошо взаимодействуют три набора генетических инструкций в его клетках. К такому выводу пришли учёные из Университета штата Пенсильвания, изучив гибриды двух видов тополей — чёрного тополя и бальзамического тополя.

Мишель Завала-Паэс, ведущий автор исследования, собирает образцы листьев гибридного тополя. Автор: Penn State

Исследователи сосредоточились на взаимодействии геномов в ядре клетки и в хлоропластах — органеллах, ответственных за фотосинтез. Они обнаружили, что когда эти геномы, унаследованные от разных видов, плохо сочетаются (так называемый «цитонуклеарный несоответствие»), это нарушает способность растения эффективно осуществлять фотосинтез и поглощать питательные вещества.

Исследователи собрали черенки с 574 деревьев в естественной гибридной зоне от Аляски до Вайоминга. Автор: Penn State

Учёные проанализировали ДНК и вырастили генетически идентичные гибридные деревья в разных условиях — в Вирджинии и Вермонте. Результаты показали, что в определённых условиях окружающей среды происходит естественный отбор в пользу тех комбинаций геномов, которые лучше «работают в команде». Например, в более тёплом климате Вирджинии несоответствие между ядерным и хлоропластным геномами сильнее снижало эффективность фотосинтеза.

Как отметила старший автор исследования Джилл Гамильтон, понимание того, какие генетические комбинации работают лучше всего, может направлять селекционные программы для создания более устойчивых растений и поможет сохранить биоразнообразие в условиях меняющегося климата.

Больше информации: Michelle Zavala-Paez et al, The role of cytonuclear interactions to plant adaptation across a Populus hybrid zone, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences (2025). DOI: 10.1098/rspb.2025.1239

Источник: Pennsylvania State University