Самое обширное исследование генетических взаимоотношений между орхидеями на сегодняшний день показывает, что способность цветка расти на других растениях развивалась независимо несколько раз.
Группа исследователей под руководством биологов из штата Пенсильвания сравнила последовательности 1450 генов 610 видов орхидей, чтобы реконструировать генеалогическое древо орхидей и прояснить эволюционные отношения между многими подгруппами этого большого семейства растений, и показала, что «эпифитизм» — способность расти на других растениях — эволюционировали не менее 14 раз.
«Орхидеи — одно из двух крупнейших семейств растений, насчитывающее около 28 000 видов», — сказал Хонг Ма, заведующий кафедрой репродуктивного развития и эволюции растений, профессор биологии в Пенсильванском университете и ведущий автор статьи. «Орхидеи высоко ценятся в садоводческом сообществе за их красоту, используются в народных средствах во многих областях, где они растут, и имеют экономическое значение для производства ванили. Понимание взаимоотношений между многими видами потенциально может помочь нам определить новые области применения. для орхидей и лучше понять, как развивались их черты, включая эпифитность».
Статья с описанием исследования появится 12 мая в Журнале интегративной биологии растений.
Исследовательская группа собрала образцы орхидей из ботанических садов и сотрудников по всему миру. Из 610 собранных видов многие имели существующие генетические данные, но исследователи создали новые последовательности РНК для транскриптомов — коллекции всех генов, экспрессируемых организмом — 431 вида. Образцы включали представителей всех пяти подсемейств орхидей, 19 из 22 триб, 44 из 51 подтрибы и 297 родов — уровень классификации чуть выше видов. Они сравнили последовательность 1450 генов среди 610 видов, чтобы реконструировать генеалогическое древо орхидей.
«Было проведено несколько предыдущих исследований с меньшим количеством видов и не таким широким представлением различных подгрупп внутри семейства орхидей», — сказал Ма. «Наше более крупное исследование позволило нам заполнить несколько пробелов в генеалогическом древе орхидей и прояснить отношения между орхидеями».
Орхидеи растут в основном в тропических лесах, и большинство из них, около 70%, растут на других растениях, а не в почве на лесной подстилке. Эта способность, которая также присуща таким растениям, как мхи и некоторые папоротники, может дать им преимущество для роста, подвергая их воздействию солнечного света, воды и опылителей, где конкуренция со стороны других растений меньше. Те, кто выращивает орхидеи дома, знают, что их сажают на кору дерева, а не на почву.
Большинство эпифитных орхидей встречается в двух из пяти подсемейств орхидей, но было неясно, сколько раз эта черта могла развиваться независимо в этих линиях. Поскольку семейство орхидей настолько велико, чтобы получить четкое представление о том, как развился признак, потребовалось большое количество видов, использованных в этом исследовании, включая более широкое представительство видов из многих более тонких ветвей генеалогического древа.
«Мы потратили много времени и энергии, чтобы получить генетические данные для более чем 400 дополнительных видов орхидей, что позволило нам быть уверенными в нашем представлении взаимоотношений между видами — более тесно связанными и отдаленными — и чтобы реконструировать, где в генеалогическом древе развился эпифитизм», — сказал Ма. «Исходя из наших данных, мы можем видеть, что эпифитизм развивался независимо по крайней мере 14 раз. Один из них характерен примерно для 95% эпифитных орхидей и произошел 55 миллионов лет назад, поддерживая формирование современных тропических лесов вскоре после исчезновения динозавры».
Тропические леса, в которых растут орхидеи, невероятно важны для их биоразнообразия, а эпифитные орхидеи могут составлять до 50% разнообразия растений тропических лесов. «Понимание взаимосвязей между видами орхидей может помочь нам в усилиях по сохранению, в будущих исследованиях эволюции черт орхидей и в выявлении новых потенциальных применений орхидей», — сказал Ма.
https://phys.org/news/2023-05-orchids-ability-independently-evolved-multiple.html |
