Publication detail

Genomic basis of adaptation to serpentine soil in two Alyssum species shows convergence with Arabidopsis across 20 million years of divergence

Year: 2025

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: Annals of Botany

Publisher name: Oxford University Press

Place: Oxford

Page from-to: nestránkováno

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Genomický základ adaptace na hadovitou půdu u dvou druhů Alyssum ukazuje konvergenci s Arabidopsis napříč 20 miliony lety divergence.	Souvislosti a cíle Hadí výchozy, charakterizované nízkou dostupností živin, vysokými koncentracemi těžkých kovů, sklonem k suchu a ostrovním rozšířením, nabízejí cenné systémy pro studium paralel v opakovaných adaptacích na extrémní prostředí. Ačkoli sdílené fenotypové projevy adaptace na hadí prostředí byly zkoumány u mnoha druhů, stále není jasné, zda by za takovými reakcemi mohl existovat společný genetický základ. Zde hodnotíme lokální adaptaci na hadí půdu a odvozujeme paralelní genetické podpisy lokální adaptace na hadí prostředí u dvou dosud neprozkoumaných blízce příbuzných druhů, Alyssum gmelinii a Alyssum spruneri (Brassicaceae). Poté měříme konvergenci na úrovni genů a funkcí s dříve prozkoumanou Arabidopsis arenosa, abychom odhalili kandidáty na sdílené adaptivní strategie v rámci Brukvovitých. Metody Adaptaci jsme testovali pomocí experimentu s recipročním substrátem a transplantací u Alyssum gmelinii. Poté, po sestavení referenčního genomu, jsme generovali data sekvenování na úrovni populace čtyř populačních párů a provedli skenování genomu pro směrový výběr, abychom odvodili kandidátní geny pro adaptaci na hadí půdu u Alyssum. Nakonec jsme porovnali seznamy kandidátních genů s těmi, které byly odvozeny v podobných experimentech u Arabidopsis arenosa, a použili jsme sítě interakcí protein-protein k rozlišení funkční konvergence v adaptaci na hadovité rostliny. Klíčové výsledky Nezávislá kolonizace hadího prostředí populacemi Alyssum je spojena se stopami selekčního výběru na geny související s transportem iontů a homeostázou, příjmem živin a vody a znaky životního cyklu souvisejícími s klíčením a reprodukcí. Experimenty s reciproční transplantací prokázaly, že adaptované rostliny klíčí dříve a vykazují lepší růst v hadích podmínkách, přičemž vylučují těžké kovy a zvyšují příjem vápníku ve svých tkáních. Významná část těchto genů a molekulárních drah je nakonec sdílena s Arabidopsis arenosa. Závěry Ukazujeme, že genetická adaptace na multifaktoriální vý	Alyssum montanum; hadovitá půda; místní adaptace; konvergentní evoluce
eng	Genomic basis of adaptation to serpentine soil in two Alyssum species shows convergence with Arabidopsis across 20 million years of divergence	Background and Aims Serpentine outcrops, characterized by low nutrient availability, high heavy metal concentrations, propensity to drought, and island-like distributions, offer valuable systems to study parallelisms in repeated adaptation to extreme environments. Although shared phenotypic manifestation of adaptation to serpentine environments has been investigated in many species, it is still unclear whether there might be a common genetic basis underlying such responses. Here, we assess local adaptation to serpentine soil and infer the parallel genetic signatures of local adaptation to serpentine environments in two thus far unexplored closely related species, Alyssum gmelinii and Alyssum spruneri (Brassicaceae). Then we measure gene- and function-level convergence with the previously explored Arabidopsis arenosa to reveal candidate shared adaptive strategies within Brassicaceae.Methods We tested for adaptation using a reciprocal substrate-transplant experiment in Alyssum gmelinii. Then, after assembling a reference genome, we generated population-level sequencing data of four population pairs and performed genome scans for directional selection to infer serpentine adaptive candidate genes in Alyssum. Finally, we compared candidate gene lists with those inferred in similar experiments in Arabidopsis arenosa and used protein-protein interaction networks to discern functional convergence in serpentine adaptation.Key Results Independent colonization of serpentine environments by Alyssum populations is associated with footprints of selection on genes related to ion transport and homeostasis, nutrient and water uptake, and life-history traits related to germination and reproduction. Reciprocal transplant experiments demonstrated that adapted plants germinate sooner and exhibit better growth in serpentine conditions while excluding heavy metals and increasing calcium uptake in their tissues. Finally, a significant fraction of such genes and molecular pathways is shared	Alyssum montanum; serpentine soil; local adaptation; convergent evolution

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links