Wetenschappers hebben het eeuwenoude mysterie opgelost van een supergen dat efficiënte kruisbestuiving in bloemen veroorzaakt. De resultaten laten zien dat variatie in sequentielengte op DNA-niveau belangrijk is voor de evolutie van twee bloemvormen die verschillen in de lengte van hun geslachtsorganen. De studie is vandaag gepubliceerd in Current Biology .

Tuinders en botanici weten al sinds de 16e eeuw dat sommige plantensoorten twee soorten bloemen hebben die wederzijds verschillen in de lengte van hun mannelijke en vrouwelijke geslachtsorganen. Darwin stelde voor het eerst voor dat zulke distyle bloemen efficiënte kruisbestuiving bevorderden door insectenbestuivers. Vroege genetici toonden aan dat de twee vormen van bloemen werden gecontroleerd door een enkel chromosomaal gebied dat waarschijnlijk een cluster van genen herbergt, een supergen. Maar tot voor kort was dit supergen nooit gesequenced.

Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Stockholm, samen met partners van de Universiteit van Uppsala, de Universiteit van Durham, de Universiteit van Granada en de Universiteit van Sevilla, het mysterie van het supergen opgelost. Ze bestudeerden een systeem waarin Darwin al distyly, wilde lijnzaadsoorten, Linum, beschreef en moderne DNA-sequencingmethoden gebruikten om het supergen te identificeren.

Verrassend genoeg ontdekten ze dat het supergen dat verantwoordelijk is voor verschillende lengtes van mannelijke en vrouwelijke geslachtsorganen zelf in lengte varieerde. In het bijzonder bevatte de dominante vorm van het supergen ongeveer 260.000 basenparen DNA die ontbraken in de recessieve vorm. Het stuk DNA van 260.000 basenparen herbergde verschillende genen die waarschijnlijk lengtevariatie in geslachtsorganen veroorzaken.

"Deze resultaten waren echt verrassend voor ons, omdat een vergelijkbare genetische samenstelling van het supergen dat distyly regeert eerder is geïdentificeerd in een ander systeem, sleutelbloemen, waar het volledig onafhankelijk evolueerde", zegt Tanja Slotte, professor in ecologische genomica aan de universiteit van Stockholm en senior auteur van de studie.

"Niet alleen heeft evolutie herhaaldelijk geleid tot vergelijkbare variaties in de bloemen van primula's en lijnzaadsoorten, het heeft ook vertrouwd op een vergelijkbare genetische oplossing om deze prestatie te bereiken", zegt Juanita Gutiérrez-Valencia, Ph.D. student aan de Universiteit van Stockholm en eerste auteur van de studie.

Deze bevindingen bieden nieuwe inzichten in de uitzonderlijke kracht van evolutie om convergente oplossingen te vinden voor wijdverbreide adaptieve uitdagingen, zoals de noodzaak van kruisbestuiving van bloeiende planten.

"Distyly is uiteindelijk een mechanisme voor efficiënte kruisbestuiving. Het begrijpen van bestuivingsmechanismen is tegenwoordig bijzonder belangrijk gezien de klimaatverandering en de uitdagingen waarmee zowel planten- als insectenbestuivers worden geconfronteerd", zegt professor Tanja Slotte. + Verder verkennen

Het evolutionaire lot van supergenen ontmaskerd