Nadelbäume wie Cupressus gigantea sind durch den Klimawandel und menschliche Aktivitäten erheblichen Bedrohungen ausgesetzt, was zur Fragmentierung des Lebensraums und zum Rückgang der Populationen führt. Diese Herausforderungen verringern die genetische Vielfalt und erhöhen die Inzucht, was möglicherweise zu einer Anhäufung schädlicher Mutationen führt.
Frühere Studien konzentrierten sich auf die genetischen Auswirkungen des Populationsrückgangs bei verschiedenen Arten. Über derartige Auswirkungen bei Nadelbäumen ist aufgrund ihrer großen Genome jedoch wenig bekannt. Aufgrund dieser Herausforderungen ist es von entscheidender Bedeutung, die genetische Belastung und die reinigende Selektion bei Cupressus-Arten eingehend zu erforschen.
Ein Forscherteam der Sichuan-Universität und anderer Institutionen veröffentlichte eine Studie in Gartenbauforschung am 11. April 2024, um die genetische Resilienz der seltenen tibetischen Zypresse (Cupressus gigantea) aufzudecken.
Die Studie, die ein neu zusammengesetztes Genom von hoher Qualität verwendet, zeigt, wie anhaltende Inzucht und historische Klimaereignisse die genetische Vielfalt und Fitness dieses gefährdeten Nadelbaums beeinflusst haben. Durch den Vergleich mit seinem weit verbreiteten Verwandten Cupressus duclouxiana liefert die Forschung wertvolle Erkenntnisse für den Schutz seltener Nadelbaumarten.
Die Studie generierte ein 10,92 GB großes, hochwertiges Genom für Cupressus gigantea und verglich es mit Cupressus duclouxiana anhand genomischer Daten von 83 Individuen. Die Ergebnisse zeigten eine signifikante Verringerung der Populationsgröße von C. gigantea während des frühen Quartärs, die sich bis vor kurzem nicht erholte, im Gegensatz zu den sich erholenden Populationen von C. duclouxiana.
Obwohl C. gigantea insgesamt eine geringere genomische Vielfalt aufwies, wies es weniger schädliche Mutationen auf, was auf eine effektive reinigende Selektion während längerer Inzucht hindeutet. Diese genetische Säuberung trug wahrscheinlich dazu bei, die genetische Belastung zu verringern und das Überleben der Art trotz ihrer verringerten Populationsgröße zu verbessern.
Die Studie hob auch hervor, dass die genetische Belastung von C. gigantea geringer war als erwartet, und dass es bei Homozygotieläufen weniger Funktionsverluste und schädliche Allele gab.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die gefährdete Zypresse genetische Anpassungen erfahren hat, die für ihren Schutz entscheidend sein könnten. Die genomischen Erkenntnisse dieser Studie unterstreichen die Notwendigkeit eines effektiven genetischen Managements zum Schutz langlebiger Nadelbaumarten mit großen Genomen, um ihr Überleben unter sich ändernden Umweltbedingungen zu gewährleisten.
Dr. Kangshang Mao, einer der leitenden Forscher, erklärte: „Unsere Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der genetischen Bereinigung für das Überleben gefährdeter Arten wie Cupressus gigantea. Durch das Verständnis dieser genetischen Mechanismen können wir bessere Schutzstrategien entwickeln, um diese seltenen und wertvollen Nadelbäume zu schützen und zu bewirtschaften.“
Die Auswirkungen dieser Forschung reichen über das Überleben einer einzelnen Art hinaus. Das Verständnis der genetischen Bereinigung könnte Schutzstrategien für andere gefährdete Arten, die ähnlichen Bedrohungen ausgesetzt sind, voranbringen. Darüber hinaus könnten die Erkenntnisse über das Management großer Genome zu umfassenderen ökologischen und ökologischen Wiederherstellungsbemühungen beitragen und so den Fortbestand dieser alten Nadelbäume in einer sich verändernden Welt sicherstellen.
Mehr Informationen:
Yi Wang et al., Effiziente Beseitigung schädlicher Mutationen trägt zum Überleben eines seltenen Nadelbaums bei, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae108