Die Gattung Quercus, allgemein als Eichen bekannt, ist eine der evolutionär erfolgreichsten Gattungen der nördlichen Hemisphäre in Bezug auf Artenvielfalt, Biomasse und Verbreitungsgebiet. Eichen können normalerweise bis zu einigen hundert Jahren alt werden und zeigen während ihrer langen Lebensdauer eine hohe Toleranz gegenüber verschiedenen abiotischen und biotischen Bedrohungen. Inzwischen sind Eichen auch für ihren umfangreichen interspezifischen Genfluss bekannt, von dem angenommen wird, dass er für ihre weite Verbreitung hilfreich ist. Diese Eigenschaften machen Quercus zu einer idealen Gattung für das Studium der adaptiven Introgression.
Kürzlich veröffentlichte das Forschungsteam um Prof. Chen Jun vom Zhejiang University College of Life Sciences einen Artikel mit dem Titel „Genome-wide analysis of introgression between two sympatric Asian oak species“ in Naturökologie & Evolution. Ihre Forschung konzentrierte sich auf zwei sympatrische asiatische Eichenarten mit weiten Verbreitungsgebieten – Quercus acutissima und Q. variabili – um zu untersuchen, wie Introgression bei der schnellen Anpassung an verschiedene Umweltbedingungen helfen kann.
In dieser Studie, Ph.D. Die Studenten sammelten Proben in 15 Provinzen Chinas und erzeugten eine Genomanordnung auf Chromosomenebene aus qualitativ hochwertigen Populationsgenom-Resequenzen und Transkriptomdaten, um die Korrelation zwischen Introgressionsmustern, der Rekombinationsrate, genetischen Variationen der lokalen Anpassung und der Genexpression zu untersuchen Verordnung.
Es wurde festgestellt, dass introgressierte Regionen im gesamten Genom hauptsächlich durch genetische Divergenz und Umweltbedingungen bestimmt werden. Je ähnlicher ihre Umgebung war, desto wahrscheinlicher war es, dass sich die beiden Eichenarten in denselben genomischen Regionen austauschten. Adaptive introgressierte Mutationen wurden durch natürliche Selektion in vier langen Chromosomenabschnitten aufgrund einer unterdrückten Rekombinationsrate aufrechterhalten, die durch Chromosomeninversionen verursacht werden kann, die durch das Einfügen transponierbarer Elemente induziert werden. Die meisten adaptiven introgressierten Mutationen befanden sich in cis-regulatorischen Elementen, die durch TE-Insertionen gebildet wurden, und veränderten das Genexpressionsniveau als Reaktion auf Umweltreize. Zusammenfassend führten ähnliche Umweltbedingungen zu einem ähnlichen genetischen Austausch und zu ähnlichen Expressionsprofilen zwischen Eichen.
Diese Studie bietet einen neuen Einblick in die genetischen Mechanismen der Introgression und Umweltanpassung bei sympatrischen Arten.
Ruirui Fu et al, Genomweite Analysen der Introgression zwischen zwei sympatrischen asiatischen Eichenarten, Naturökologie & Evolution (2022). DOI: 10.1038/s41559-022-01754-7
Bereitgestellt von der Zhejiang-Universität