Ilmuwan Ista mengumpulkan bunga snapdragon di Pyrenees untuk melacak leluhur mereka
Setiap musim, para ilmuwan dari Institute of Science and Technology Austria (ISTA) melakukan kunjungan lapangan ke Pyrenees. Misi mereka: Kumpulkan bunga Snapdragon untuk memahami riasan genetik mereka. Dalam studi yang baru diterbitkan di Ekologi Molekuler, Mereka menunjukkan bagaimana alam menggunakan gen warna untuk menjaga dua varietas snapdragon berbeda, bahkan ketika mereka memiliki habitat yang sama.
Di perbatasan antara Prancis dan Spanyol terletak di pegunungan yang membentang dari Teluk Biscay ke Laut Mediterania. Lembah yang subur dan puncak tinggi menarik banyak wisatawan ke Pyrenees, yang dikenal sebagai “pireneus” di Catalan.
Arka Pal, seorang ahli biologi dan kandidat PhD dari kelompok Barton di Institute of Science and Technology Austria (ISTA), mengunjungi wilayah tersebut karena alasan yang berbeda. Dia datang untuk mengumpulkan snapdragon atau Antirrhinum-Sebuah tanaman yang semarak itu, ketika diperas, menyerupai rahang naga. Bersama dengan tim ilmuwan internasional, publikasi terbaru PAL menyoroti pentingnya gen warna bunga yang membuat dua varietas Snapdragon terpisah di beberapa lembah di seluruh Pyrenees, meskipun mereka hibridisasi dan menempati ruang yang sama.
Mengumpulkan snapdragon
Selama 17 tahun terakhir, para ilmuwan dari Barton Group telah bepergian ke Planoles-desa Spanyol yang terletak 1.135 meter di atas permukaan laut, dekat Río Rigat dan perbatasan Prancis untuk Snapdragons. Setiap musim lapangan, sekitar 20 peneliti tinggal di gubuk kecil, usaha ke lingkungan yang indah dan mengumpulkan lebih dari 5.000 sampel.
“Kamu bisa meromantisirnya dan mengatakan kita sedang hiking,” canda Pal. “Tetapi Antirrhinum Suka tumbuh di habitat yang terganggu manusia, seringkali di sepanjang jalan gunung. Jadi, kami berjalan di jalan -jalan yang indah di Pyrenees, secara sporadis memanjat lereng curam melalui semak -semak dan jelatang untuk mengumpulkan snapdragon. ”
Saat mekar, snapdragon mudah dikenali dengan kelopak kuning atau magenta yang mencolok. Ketika mereka tidak, para ilmuwan mengandalkan mengidentifikasi daun mereka. Pal dan rekan -rekannya menyimpan catatan pertumbuhan tanaman dan lokasi GPS mereka, dan mengumpulkan bunga dan daun untuk diproses di gubuk. Di sana mereka menilai warna sampel mereka, mencetak berapa banyak magenta atau kuning yang mereka miliki, dan mengambil gambar bunga dari sudut yang berbeda. Selain itu, mereka mengeringkan daun dalam gel silika dan memasukkannya ke dalam amplop untuk membawanya kembali ke ISTA untuk menganalisisnya secara genetik.
Apa yang mendorong kelompok Barton untuk menginvestasikan upaya seperti itu dalam mempelajari pabrik -pabrik ini? Wawasan apa yang lebih dalam tentang evolusi yang diungkapkan oleh warna snapdragon?
Zona Hibrida – Laboratorium Alam
PAL tertarik pada bagaimana spesiasi terjadi bagaimana varietas yang berbeda muncul dari leluhur yang sama dan terpisah dari waktu ke waktu. Di lembah planol, dua varietas Antirrhinum-Disterius dengan kuningnya yang cerah (A. Majus striatum) dan bunga magenta (A. Pseudomajus yang lebih besar)-berkumpul dan hibridisasi secara alami. Selama zaman es terakhir, keduanya Antirrhinum Varietas diisolasi secara geografis di berbagai bagian Pyrenees. Ketika es meleleh, mereka kemungkinan besar menyebar di sepanjang lembah dari arah yang berlawanan, membentuk apa yang disebut 'zona hibrida.'
“Zona hibrida pada dasarnya adalah 'laboratorium alami' di mana Anda dapat mempelajari proses spesiasi dan evolusi di alam, membiarkan alam melakukan eksperimen bagi kami alih -alih melintasi mereka di rumah kaca,” kata Pal. Snapdragon magenta dan kuning membentuk strip sempit, sekitar 1 km panjangnya, di mana mereka hibridisasi untuk menghasilkan kaleidoskop warna.
Ensiklopedia genetik
Planoles bukan satu -satunya zona hibrida di Pyrenees. Yang sangat mirip juga ada 100 km di barat, dekat kota Avellanet. Kelompok Barton mengumpulkan sampel di sana juga. Dalam studi terbarunya, PAL membandingkan kedua zona hibrida untuk memahami bagaimana evolusi telah membentuknya. Kembali di ISTA, PAL menganalisis dua set sampel untuk melihat apakah genom mereka terlihat sama.
“Kamu bisa menganggap genom sebagai 'ensiklopedia kata -kata.' Dalam ensiklopedia ini, ada miliaran surat yang membentuk ribuan kata-gen kami.
“Spesies lebah yang sama menyerbuki spesies kuning dan magenta. Lebah belajar ke mana harus pergi untuk menemukan nektar. Di sisi magenta, mereka mengunjungi bunga magenta, sementara di sisi kuning, mereka sering kuning,” kata Pal. Hibrida tidak menarik sebanyak mungkin lebah karena kurangnya kontras warna yang berbeda yang diperlukan untuk dipelajari lebah, menghasilkan berkurangnya kebugaran dan lebih sedikit keturunan.
Untuk Snapdragons, sifat kuncinya adalah warna bunga, yang menarik penyerbuk dan sangat penting untuk bertahan hidup dan lewat gen ke generasi berikutnya. Meskipun berbagi sebagian besar kata genetik ', hanya beberapa gen kritis-tujuh untuk menjadi warna bunga yang ditentukan spesifik dan tetap unik untuk masing-masing spesies. Gen -gen ini, dengan nama -nama yang memikat seperti Pokémon, termasuk Rosea, Tidak sah, Pirang, Berapi, Flavia, AurineDan Lembut.
Gen Warna Eclipse Proximity
Untuk mengatasi kumpulan data ini, PAL memanfaatkan sekuensing seluruh genomik-A yang biasa digunakan untuk memetakan DNA manusia dan hewan lainnya. Dalam hal ini, ia dan timnya menggunakan teknik sekuensing baru yang sebelumnya belum teruji Antirrhinum. Tidak seperti organisme yang dipelajari dengan baik seperti tikus atau Arabidopsis thaliana Tanaman, di mana lebih banyak data genomik, sekuensing skala besar genom Snapdragon ini melibatkan proses yang menyerupai menyatukan teka-teki besar.
“Ketika kami membandingkan Zona Hibrida Planoles dan Avallenet, kami menemukan genom mereka sangat berbeda-mereka semua campuran 'kata-kata' yang berbeda. Tetapi tujuh gen yang mengontrol warna bunga adalah sama di kedua zona, “jelas PAL. Gen -gen itu, bertindak seperti kata kunci yang tetap konsisten.
Di zona hibrida, orang akan berharap tanaman terdekat terkait erat satu sama lain. Tetapi ketika para peneliti melacak keturunan genetik tanaman, mereka menemukan bahwa gen warna bunga tidak mengikuti pola itu. Tujuh gen di snapdragon kuning dari zona Planoles lebih terkait erat dengan yang ada di tanaman kuning di zona Avellanet. Hal yang sama berlaku untuk tanaman magenta juga.
Studi baru PAL mengungkapkan bahwa, meskipun ada banyak variasi genetik antara zona, gen yang bertanggung jawab untuk warna bunga memiliki sejarah evolusi bersama. Temuan ini penting-itu menunjukkan gen warna ini membantu Snapdragons tetap berbeda dan dapat dikenali, bahkan ketika mereka tumbuh di lingkungan yang sama, dan berbagi gen lain di seluruh genom mereka yang luas.
Publikasi:
Pal, A., D. Shipilina, A. Le Moan, dkk. 2025. Analisis Silsilah Zona Hibrida Warna Bunga Replikasi di Antirrhinum. Ekologi Molekuler. Doi: 10.1111/mec.70067
