Wetenschap
Genetische veerkracht en aanpassing van de met uitsterven bedreigde Chinese hazelnoot
Bedreigde soorten worden tijdens hun demografische geschiedenis vaak gekenmerkt door een ernstige afname van de populatie of zelfs door een bijna-uitstervingsstatus. Dergelijke bedreigingen komen meestal voort uit historische klimaatveranderingen en menselijke activiteiten.
Voor kleine, geïsoleerde populaties kan genetische drift leiden tot inteeltdepressie, erosie van de genetische diversiteit en accumulatie van schadelijke mutaties, die het aanpassingspotentieel verder verminderen en het uitstervingsrisico vergroten wanneer ze worden geconfronteerd met vluchtige natuurlijke habitats of klimaat. Het ophelderen van de demografische geschiedenis van bedreigde soorten en de impact van genomische erosie op de bedreiging is van fundamenteel belang voor het implementeren van effectief beheer en behoud.
Corylus chinensis (CCH), de Chinese hazelnoot, werd tijdens de Tertiaire periode wijd verspreid over Azië. De soort is nu echter bedreigd en wordt alleen disjunctief verspreid in de middelhoge bergen van subtropisch China. Met name de genetische kenmerken, demografische geschiedenis en het aanpassingspotentieel ervan blijven grotendeels onbekend.
Daartoe genereerde een team van onderzoekers uit China het eerste genoom op chromosoomniveau van de met uitsterven bedreigde C. chinensis, voerde genomics- en conserveringsgenomics-onderzoek uit en vergeleek de genomische kenmerken van populatie-instorting, lokale aanpassing en genetisch herstel met zijn sympatrische wijdverbreide genomica. C. kwechowensis–C. yunnanensis-complex (CKY).
Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Plant Diversity .
"We vonden grote genoomherschikkingen bij alle Corylus-soorten en identificeerden soortspecifieke uitgebreide genfamilies in C. chinensis die mogelijk betrokken zijn bij aanpassing", zegt co-corresponderende auteur Zhaoshan Wang. "Populatiegenomica onthulde dat zowel CCH als CKY waren uiteengevallen in twee genetische lijnen, waardoor een consistent patroon van zuidwest-noordelijke differentiatie (SW vs. N) ontstond."
Concreet suggereerde demografische gevolgtrekking dat de populatieomvang van de smalle SW-lijnen (CCH_SW en CKY_SW) voortdurend afnam sinds het late Mioceen, terwijl de wijdverspreide N-lijnen stabiel bleven (CCH_N) of zelfs herstelden (CKY_N) van knelpunten in de populatie tijdens het Kwartair. P>
Vergeleken met CKY vertoonde CCH een vergelijkbare genomische diversiteit en heterozygotie, maar hogere inteeltniveaus gemeten aan de hand van homozygotie. CCH droeg echter aanzienlijk minder schadelijke mutaties dan CKY, omdat een effectievere zuiveringsselectie de accumulatie van homozygote varianten verminderde.
"We hebben ook significante signalen van positieve selectie en adaptieve introgressie in verschillende lijnen gedetecteerd, wat de accumulatie van gunstige varianten en de vorming van lokale aanpassing mogelijk maakte. Daarom hadden beide soorten selectie en exogene introgressie de inteelt kunnen verzachten en de overleving en persistentie van uitkruising van CCH kunnen vergemakkelijken. ”, voegt Wang toe.
Over het geheel genomen biedt de studie kritische inzichten in de afstammingsdifferentiatie, lokale aanpassing en potentieel voor toekomstig herstel van bedreigde bomen.