Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Plantegenomer afslører basis for tilpasning til vidt forskellige klimaer

Med nutidens klimaforandringer er det vigtigt, at planter kan tilpasse sig nye forhold for at overleve. Et internationalt forskerhold har ved hjælp af markforsøg og studier af plantegenomer fundet ud af hvilke områder i genomet, der påvirkes under tilpasning til lokale klimaforhold. Denne basale viden om lokal tilpasning er et første vigtigt skridt på vejen mod at klimasikre fremtidens afgrøder.

14.01.2020 | Lisbeth Heilesen

Planten japansk kællingetand (Lotus japonicus). Foto: Niels Sandal, Aarhus Universitet

Forskere verden over er i fuld gang med at studere, hvorledes man kan sikre sig, at vore planter kan modstå de klimaforandringer, som vi står over for. Planter står over for samme udfordring, når de skal kolonisere nye landområder, fordi klimaet kan ændre sig drastisk på tværs af breddegrader og landskaber. På trods af spørgsmålets relevans er der meget begrænset grundvidenskabelig indsigt i, hvordan planter tackler den udfordring og tilpasser sig de lokale klimaforhold. Dette har en gruppe forskere fra Danmark, Japan, Østrig og Tyskland nu undersøgt.

Forskerne har studeret planten japansk kællingetand (Lotus japonicus), der med relativt begrænsede genomiske ændringer har formået at tilpasse sig alt fra subtropiske til kølige, tempererede klimaer i Japan. Ved hjælp af en kombination af markforsøg og genom-sekventering kunne forskerne kortlægge plantens koloniseringshistorie og identificere områder i genomet, hvor plantepopulationer tilpasset henholdsvis varme og kolde klimaer var ekstremt genetisk forskellige. De kunne samtidig vise, at nogle af disse genomiske områder var stærkt forbundet med planternes evne til at overvintre og blomstre ved forskellige temperaturer.  

Dette er det første eksempel på, at man har fundet steder i genomet, der naturligt har ændret sig så plantearten kan tilpasse sig nye klimaforhold.


Mikkel Heide Schierup udtaler: ”Et af evolutionsforskningens store spørgsmål er, hvordan naturlig selektion kan lede til genetisk tilpasning til nye miljøer, og i kællingetand har vi direkte kunnet observere et eksempel på dette”.

Og Stig Uggerhøj Andersen tilføjer: ”Ja, og det er fascinerende, at vi har identificeret specifikke træk, f.eks. vinterfasthed, der har været under selektion, mens planterne har tilpasset sig forskellige klimaer. Samtidig har vi kunnet observere selektionens aftryk i genomet, hvor den har virket meget stærkt på relativt få områder. Netop denne sammenkædning mellem selektionsaftryk og specifikke træk er vigtig for at forstå tilpasningsprocessen.”

”Kællingetands hurtige tilpasning til vidt forskellige klimaer tyder på, at genetisk variation for tilpasningerne allerede var tilstede, hvilket er positivt nyt for andre plantearter på en planet med hastige klimaforandringer,” fortæller Mikkel Heide Schierup.

”I dette tilfælde har de forskellige klimaer resulteret i forskellige populationer af planter, der er tilpasset hver deres lokale miljø. De populationer ser ud til at være bevaret, fordi bestemte genotyper er en fordel i varme, men en ulempe i kolde klimaer og vice versa,” slutter Stig Uggerhøj Andersen.

Link til den videnskabelige artikel i Nature Communications.


Mere information

Lektor Stig Uggerhøj Andersen
Institut for Molekylærbiologi og Genetik
Aarhus Universitet
sua@mbg.au.dk – 8715 4937

Professor Mikkel Heide Schierup
Center for Bioinformatik (BiRC)
Aarhus Universitet
mheide@birc.au.dk – 2778 2889

Forskning