Erkennung und Datierung von Übergängen von Auskreuzung zur Selbstbestäubung in Blütenpflanzen
Bioinformatik und Theoretische Biologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Verschiebungen im Paarungssystem von Blütenpflanzen haben seit langem Auswirkungen auf die Genetik und die Evolution der Arten. Wir untersuchten den Artenkomplex Arabidopsis lyrata, einen engen Verwandten des Modellsystems Arabidopsis thaliana. Im Gegensatz zur selbstkompatiblen A. thaliana ist A lyrata überwiegend selbstinkompatibel. Bisher wurde der Übergang zur Selbstkompatibilität bei der nordamerikanischen A. lyrata beschrieben und auf eine relativ junge Evolutionszeit nach dem letzten Gletschermaximum, etwa 10 Kya, datiert. Wir beschreiben einen weiteren unabhängigen Übergang zur Selbstkompatibilität bei der sibirischen A. lyrata und stellen fest, dass dieser Übergang älter ist als der nordamerikanische und auf etwa 90 Kya datiert wird. Bei der Untersuchung der genetischen Grundlagen dieses Übergangs zeigen wir, dass er wahrscheinlich von den Männern verursacht wurde, beginnend mit dem Funktionsverlust des SCR-Gens, einer männlichen Komponente des S-Locus. Wir zeigen auch, dass dieser Übergang zur Selbstkompatibilität tiefgreifende evolutionäre Auswirkungen hatte, da er für die Etablierung einer neuen allotetraploiden Art, Arabidopsis kamchatica, entscheidend war. Die Etablierung allotetraploider Arten hängt von einem schnellen Übergang zur Selbstkompatibilität ab, der durch karyotypische Unterschiede und Inkompatibilität mit diploiden Vorläufern bedingt ist. A. kamchatica erbte das S-Allel von der selbstkompatiblen sibirischen A. lyrata-Linie, die ihre Erkennungsfunktion verlor, aber dominant gegenüber dem funktionalen S-Allel blieb, das von einem anderen diploiden Vorfahren, dem obligaten Auskreuzer A. halleri, geerbt wurde. Wir setzen die Forschung an A. kamchatica fort, rekonstruieren die Evolutionsgeschichte der Art und ihre vielfältigen Ursprünge und untersuchen die genetischen Folgen des Übergangs zur Selbstkompatibilität.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Transition to Self-compatibility Associated With Dominant S-allele in a Diploid Siberian Progenitor of Allotetraploid Arabidopsis kamchatica Revealed by Arabidopsis lyrata Genomes. Molecular Biology and Evolution, 40(7).
Kolesnikova, Uliana K.; Scott, Alison Dawn; Van de Velde, Jozefien D.; Burns, Robin; Tikhomirov, Nikita P.; Pfordt, Ursula; Clarke, Andrew C.; Yant, Levi; Seregin, Alexey P.; Vekemans, Xavier; Laurent, Stefan & Novikova, Polina Yu
