science >> Wetenschap >  >> Biologie

Wereldwijd eerste genomisch onderzoek laat zien waarom invasieve soorten zo succesvol zijn

Vermengingsverhoudingen voor A. artemisiifolia-populaties. De NGSadmix-run van een gezamenlijke analyse inclusief alle monsters met de hoogste waarschijnlijkheid voor K =9 werd gebruikt voor het plotten. Op alle panelen werd hetzelfde kleurenschema gebruikt. (A, B, E en F) Vermengingskaarten. Monsters binnen 100 km werden gegroepeerd en de gemiddelde voorouders van die groepen werden uitgezet. Als monsters bij elkaar werden gegroepeerd, werden de voorouderwaarden uitgezet op het zwaartepunt van de groep. (C, D, G en H) Bijmengbarplots. Elke balk vertegenwoordigt één persoon. Monsters zijn gegroepeerd op basis van hun geografie:W, West; M, Midden-Oosten; E, Oost; Z, Zuid; O, anders. (A) Historisch Noord-Amerika. (B) Historisch Europa. (C) Historisch Noord-Amerika. (D) Historisch Europa. (E) Modern Noord-Amerika. (F) Modern Europa. (G) Modern Noord-Amerika. (H) Modern Europa. Krediet:Wetenschappelijke vooruitgang (2022). DOI:10.1126/sciadv.abo5115

Invasieve soorten veroorzaken de wereldwijde biodiversiteitscrisis en sommige, zoals ambrosia, beschadigen zelfs onze gezondheid.

Tot nu toe hebben wetenschappers niet kunnen bepalen wat deze specifieke invasieve soort zo succesvol maakt.

Maar een onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in Science Advances schetst de genomica van planteninvasie en licht toe waarom ambrosia (Ambrosia artemisiifolia) zo'n krachtige vijand is.

Onderzoekers hebben tot nu toe de grootste verzameling historische plantengenoomsequenties gegenereerd, die monsters vertegenwoordigen van twee continenten en van meer dan 190 jaar geleden in een van 's werelds ergste plantenindringers, gewone ambrosia.

Een co-senior auteur van de internationale studie, Dr. Kathryn Hodgins van de Monash University School of Biological Sciences, zei dat de studie uniek is omdat het onderzoeksteam de invloed van microbiële gemeenschappen op het succes van invasieve planten onderzocht door het DNA van zowel de microben en planten op ongekende ruimtelijke en temporele schalen.

"We hebben ervoor gekozen om ons te concentreren op de ambrosia, omdat het een buitengewoon succesvolle schadelijke wiet is die inheems is in Noord-Amerika met een 200-jarige geschiedenis van wereldwijde introducties," zei Dr. Hodgins.

"Het is de 12e slechtste exotische plant in Europa en veroorzaakt steeds negatievere economische en volksgezondheidseffecten vanwege de overvloedige productie van zeer allergeen, door de wind verspreid stuifmeel," zei ze.

"Deze studie heeft inzicht gegeven in de genetische veranderingen waardoor ambrosia vandaag de dag een enorme plaag in Europa is geworden.

"De soort komt ook voor in Australië en we kijken nu naar de genetische veranderingen die het mogelijk hebben gemaakt dat hij hier kan overleven en of we ons zorgen moeten maken over hoe hij in de toekomst zal evolueren met klimaatverandering."

Gewone ambrosia komt oorspronkelijk uit het gematigde Noord-Amerika, maar werd in de 19e eeuw in Europa geïntroduceerd via geïmporteerde zaden en besmet paardenvoer. De afgelopen jaren is het over het hele continent uitgebreid. Een belangrijke bron van introductie is besmet vogelvoer.

Veel buitenaardse organismen sterven voordat ze schade aanrichten omdat ze zich niet kunnen aanpassen aan een nieuwe omgeving. Waarom gedijt ambrosia? Het antwoord zit in het DNA.

Het onderzoeksteam analyseerde 655 ambrosia-exemplaren, waarvan 308 van herbaria. Sommige waren 190 jaar oud en vanaf het moment dat de plant voor het eerst in Europa werd geïntroduceerd. Hierdoor konden wetenschappers de evolutie van ambrosia in Europa volgen. Deze informatie hielp hen de enorme verspreiding van vandaag te begrijpen.

"We ontdekten dat toen ambrosia eenmaal in Europa arriveerde, de genen die betrokken zijn bij de verdediging tegen vijanden het meest evolueerden, waardoor de plant kon bloeien", zei Dr. Hodgins. "De bacteriën die de planten infecteerden veranderden ook. Ragweed's ontsnapping aan ziekteverwekkende pathogenen die in Noord-Amerika worden aangetroffen, kan zijn buitengewone succes in Europa helpen verklaren."

"Onze studie benadrukt dat meerdere factoren het invasiesucces van ambrosia mogelijk maakten. Dit is waarschijnlijk ook het geval voor andere invasieve soorten." + Verder verkennen

Geografische en klimatologische regionale oorsprong van ambrosiapollen beïnvloeden de ernst van de allergie