Исследователи сосредоточились на горчичном кресс-салате, который растет в Европе, Азии и северо-западной Африке. Удивительно, но скандинавские растения могут справиться с сильной засухой не хуже, чем растения из стран Средиземноморья. Это может быть связано с тем, что вода в скандинавской почве заморожена в течение многих месяцев, что делает ее недоступной для растений и эффективно создает засушливые условия.Исследователи посадили семена горчичного кресс-салата, собранные в более чем двух сотнях разных мест, таких как Северная Африка, Испания, Центральная Европа и север Швеции.
После того, как они прорастали в оптимальных условиях, растения подвергались сильной засухе и регистрировалась их способность выдерживать этот стресс. Используя крупномасштабную информацию о секвенировании генома, можно связать конкретные генетические варианты со способностью растений выживать дольше. В сочетании с климатическими прогнозами Межправительственной группы экспертов по изменению климата команда смогла создать карты, показывающие расположение генетических вариантов, имеющих ключевое значение для будущего выживания вида.
«Я был потрясен, прикоснувшись к почве в горшках с растениями из северной Швеции и Испании, и обнаружил, что она совершенно сухая и хрупкая, в то время как растения выживают с густыми зелеными листьями», — говорит ведущий автор Моизес Экспозито-Алонсо из Института Макса Планка. Биология развития. «Я ездил в Швецию, где наблюдал, как растения выживают таким же образом в естественной среде обитания.
Это напомнило мне, как я видел, как горчичный кресс растет в битой глине высохших русел рек, где я вырос в Испании. Многие ботаники, а также другие люди Считайте горчичный кресс-салат лабораторной крысой биологов растений, но мало кто понимает, что он живет в экстремальных условиях, что делает его идеальным для изучения адаптации к изменению климата », — говорит он.По прогнозам, в следующие 50–100 лет экстремальные засухи будут становиться все более и более распространенными. Это одно из самых серьезных последствий глобального потепления для растений и животных.
Постоянное повышение температуры уже происходит, но это и другие исследования показывают, что уменьшение количества осадков, которое менее линейно повлияет на растения и людей, вероятно, окажет еще большее влияние на выживание. К 2070 году в Центральной Европе, вероятно, будет намного меньше осадков, чем сегодня.
Новое исследование показывает, что растения в этом регионе не имеют вариантов генов, необходимых для адаптации.Предыдущие прогнозы распределения растений или животных в ответ на изменение климата в значительной степени игнорировали тот факт, что часто существует огромное количество генетических вариаций у видов. Впервые ученые использовали знания о географическом распределении генетической изменчивости, чтобы составить карту способности вида к адаптации посредством естественного отбора. «Поскольку Земля в настоящее время переживает резкие изменения климата, крайне важно понять, как виды отреагируют на это», — говорит Детлеф Вайгель, который руководил исследованием вместе с Эрнаном Бурбано. «Шанс того или иного вида противостоять глобальному потеплению, вероятно, будет зависеть от его разнообразия, особенно от того, адаптировались ли уже сегодня особи к экстремальным условиям», — добавил Бурбано.
Результаты, представленные Институтом Макса Планка, могут помочь в спасении видов растений и животных, нуждающихся в сохранении. Если удастся найти популяции с генетическими вариантами, поддерживающими адаптацию к засухе, их можно будет переселить в районы, где такая адаптация наиболее необходима.
Такие интродуцированные особи значительно улучшили бы местный генофонд. Тот же подход можно использовать для уменьшения несоответствия между сортами сельскохозяйственных культур и окружающей их средой, помогая улучшить урожайность сельскохозяйственных культур.