Suuntaavan valinnan geneettiset seuraukset Arabidopsis lyratalla

Väitöskirjassa tutkittiin pohjoiseen sopeutumisen mahdollistaneita geenejä evoluutiogenetiikan mallilajilla, idänpitkäpalolla. Lisäksi nykyistä sopeutumiskykyä muuttuvan ympäristön asettamiin haasteisiin tarkasteltiin norjalaisessa idänpitkäpalkopopulaatiossa.

Kasvit ja eläimet levittäytyivät Pohjois-Eurooppaan viimeisen jääkauden jälkeen. Siirtyminen pohjoiseen edellytti sopeutumista lyhyeen kesään ja kasvukauteen ja pitkään talveen ja lepokauteen. Lukuisat kasvit, kuten monivuotinen idänpitkäpalko (Arabidopsis lyrata ssp. petraea) eroavat monilta ominaisuuksiltaan eteläisemmistä. Molekyyli- ja kehitysbiologit ovat tunnistaneet monia geenejä, jotka säätelevät kukkimisen ja kasvun ajoittumista. Yleensä ei kuitenkaan tiedetä mitkä näistä geeneistä aiheuttavat pohjoisten ja eteläisten populaatioiden väliset erot.

Väitöskirjassa verrattiin keskieurooppalaisen tasanko- ja pohjoiseurooppalaisen vuoristopopulaation kukinnan ajoittamiseen vaikuttavaa kahta geeniä. Näistä toinen mittaa päivänpituutta, ja toinen estää kukkimista kunnes kasvi kokee kylmän kauden. Perimästä etsittiin jalanjälkiä viime vuosituhansien aikana vaikuttaneesta luonnonvalinnasta populaatiogenetiikan menetelmin. Sekä päivän pituuteen (fytokromi A) että lämpötilaan (FLC) reagoivissa geeneissä oli tapahtunut pohjoisessa populaatiossa muutoksia, jotka todennäköisesti vaikuttavat geenien toimintaan. Populaatiogeneettiset analyysit osoittivat että valinta on pohjoisessa suosinut näitä geenimuotoja. Uusien geenimuotojen yleistymiseen liittyvä suuntaava valinta on vähentänyt geneettistä muuntelua (sopeutumiskykyä) kukkimisen ajoittamiseen liittyvissä ominaisuuksissa norjalaisessa reunapopulaatiossa. Vaikka geneettistä muuntelua on vähän, kasveilla havaitulla fenotyyppisellä muovautuvuudella saattaa olla tärkeä rooli lajin selviytymisessä ilmaston lämmetessä.

Sopeutumisen geneettistä taustaa kartoittavat tutkimukset tarjoavat uutta tietoa kasvien sopeutumisessa tärkeistä geeneistä. Tämä tieto voi olla arvokasta ilmaston lämmetessä, kun eteläiset kasvilajikkeet siirtyvät kohti pohjoista kasvukauden pidentyessä. Ilmaston lämpenemisestä johtuva nopea ympäristön muuttuminen asettaa haasteita useille kasvilajeille. Sekä geneettisen että fenotyyppisen sopeutumiskyvyn määrittäminen ilmastonmuutokselle alttiissa populaatioissa on vasta aluillaan ja väitöskirja tarjoaa uutta tietoa näiden vastemekanismien suhteista pohjoisessa reunapopulaatiossa.