Impollinatore in visita a Linum tenue. Credito:Juanita Gutiérrez-Valencia
Gli scienziati hanno risolto il mistero secolare di un supergene che causa un'efficiente impollinazione incrociata nei fiori. I risultati mostrano che la variazione della lunghezza della sequenza a livello del DNA è importante per l'evoluzione di due forme di fiori che differiscono per la lunghezza dei loro organi sessuali. Lo studio è pubblicato oggi su Current Biology .
Giardinieri e botanici sanno fin dal 1500 che alcune specie vegetali hanno due forme di fiori che differiscono reciprocamente per la lunghezza dei loro organi sessuali maschili e femminili. Darwin propose per la prima volta che fiori così distili promuovessero un'efficiente impollinazione incrociata attraverso gli insetti impollinatori. I primi genetisti hanno dimostrato che le due forme di fiori erano controllate da una singola regione cromosomica che probabilmente ospitava un gruppo di geni, un supergene. Ma fino a poco tempo questo supergene non era mai stato sequenziato.
Ora, i ricercatori dell'Università di Stoccolma, insieme ai partner dell'Università di Uppsala, dell'Università di Durham, dell'Università di Granada e dell'Università di Siviglia, hanno risolto il mistero del supergene. Hanno studiato un sistema in cui già Darwin descriveva distily, specie selvatiche di semi di lino, Linum, e utilizzavano moderni metodi di sequenziamento del DNA per identificare il supergene.
Sorprendentemente, hanno scoperto che il supergene responsabile delle diverse lunghezze degli organi sessuali maschili e femminili variava in lunghezza. In particolare, la forma dominante del supergene conteneva circa 260.000 paia di basi di DNA mancanti dalla forma recessiva. Il tratto di DNA di 260.000 paia di basi ospitava diversi geni che potevano causare variazioni di lunghezza negli organi sessuali.
Le due forme di fiori di lino fine, Linum tenue, differiscono reciprocamente per la lunghezza dei loro organi sessuali. Il pannello superiore mostra fiori interi mentre la parte inferiore mostra le strutture riproduttive all'interno dei fiori, con frecce che indicano gli organi sessuali maschili e femminili. Credito:Juanita Gutiérrez-Valencia
"Questi risultati sono stati davvero sorprendenti per noi, perché una composizione genetica simile del supergene che governa il distilo è stata precedentemente identificata in un altro sistema, le primule, dove si è evoluto in modo completamente indipendente", ha affermato Tanja Slotte, professore di genomica ecologica all'Università di Stoccolma e senior autore dello studio.
"Non solo l'evoluzione ha portato ripetutamente a variazioni simili nei fiori di primule e specie di semi di lino, ma ha anche fatto affidamento su una soluzione genetica simile per raggiungere questa impresa", ha affermato Juanita Gutiérrez-Valencia, Ph.D. studente all'Università di Stoccolma e primo autore dello studio.
Fiori di Linum tenue fotografati sul campo in Spagna Credit:Benjamin Laenen e Aurélie Désamoré
Questi risultati forniscono nuove informazioni sull'eccezionale potere dell'evoluzione per trovare soluzioni convergenti a sfide adattive diffuse come la necessità di impollinazione incrociata delle piante da fiore.
"Distyly è in definitiva un meccanismo per un'efficiente impollinazione incrociata. La comprensione dei meccanismi di impollinazione è particolarmente importante oggi, dati i cambiamenti climatici e le sfide affrontate dalle popolazioni di impollinatori di piante e insetti", ha affermato la professoressa Tanja Slotte. + Esplora ulteriormente
