Французские молекулярные биологи обнаружили, что некоторые растения быстро приобретают стойкость к действию гербицидов благодаря сдвигам в структуре генома, связанным с саморазмножением некоторых форм "мусорной" ДНК в их геноме. Выводы ученых были раскрыты в статье, опубликованной в научном журнале Nature Plants.
"Мы обнаружили, что внедрение мобильного элемента ДНК в структуру гена FLC привело к тому, что растение арабидопсис начало раньше цвести в ответ на применение гербицидов, что позволяет ему избежать полного уничтожения при использовании этих средств. Это открытие является яркой демонстрацией того, как подобные вставки ДНК позволяют растениям быстро приспосабливаться к воздействию человека", — пишут исследователи.
Данное открытие было совершено группой французских биологов под руководством научного сотрудника Университета Париж-Сакле (Франция) Леандро Квадраны при изучении свойств так называемых ретротранспозонов. Так ученые называют фрагменты древних ретровирусов, которые сохранились в геномах всех многоклеточных существ и обладают способностью вставлять новые копии самих себя в определенные сегменты генома.
Ученых давно интересует, какую роль эти области "мусорной" ДНК играют в эволюции и в приспособлении людей, животных и растений к переменам в условиях обитания. Квадрана и его коллеги открыли первые свидетельства того, что ретротранспозоны могут играть важную роль в адаптации представителей флоры к действию гербицидов и прочих антропогенных угроз, которые не существовали до появления промышленно развитой человеческой цивилизации.
Быстрая адаптация растений к гербицидам
Биологи совершили это открытие при изучении структуры ДНК одной из вариаций арабидопсиса, родича капусты, который широко используется в лабораториях в качестве модельного растения. Ученые обнаружили, что недавняя интеграция древнего ретровируса ONSEN в первый сегмент гена FLC, определяющего время начала цветения данного растения, сделала его более стойким к воздействию гербицидов в результате перемен в реакции арабидопсиса на стресс.
Эти перемены проявлялись в том, что сильный холод, жара, молекулы гербицидов и прочие источники стресса заставляли арабидопсис начинать цвести примерно втрое быстрее, чем это делают обычные вариации этого растения. Благодаря этому около половины растений, которые ученые обработали гербицидом глюфосинатом, успели отцвести и дать потомство за месяц после прорастания, тогда как все ростки арабидопсиса без подобных перемен в структуре гена FLC погибли без продолжения рода.
Последующее изучение геномов диких ростков арабидопсиса, произрастающих в разных регионах Франции, показало, что около 56% растений в окрестностях железных дорог и городов обладали данной формой гена FLC, несмотря на то, что она появилась очень недавно. Это говорит в пользу того, что ретротранспозоны помогают растениям очень быстро и эффективно приспосабливаться к частым контактам с гербицидами и к прочим новым условиям окружающей среды, подытожили ученые.
