Kenevir, Essex County’deki bir mısır tarlasında sağda görüldüğü gibi, mısır ve soya verimini büyük ölçüde azaltabilir. Kredi: Julia Kreiner, British Columbia Üniversitesi
Yeni araştırma, tarımın yalnızca çiftliklerde değil, komşu bölgelerdeki yabani türlerde de hızlı evrimsel değişikliklere neden olduğunu keşfetti.
Uluslararası bir British Columbia Üniversitesi’ndeki araştırmacılardan oluşan bir ekip, modern tarımın yaygınlaşmasının, Kuzey Amerika’ya özgü bir su kenevir bitkisini nasıl zararlı bir tarım otuna dönüştürdüğünü ortaya çıkardı.
Science dergisinde yayınlanan çalışma, 187 çağdaş çiftliklerden ve komşu sulak alanlardan Kuzey Amerika’daki müzelerde saklanan 1820’ye kadar uzanan 100’den fazla tarihi örneğe kadar su keneviri örnekleri. Araştırmacılar, son iki yüzyıl boyunca bitkinin genetik yapısını analiz ederek, farklı ortamlardaki evrimi iş başında gözlemleyebildiler; tıpkı antik insan ve neandertal kalıntılarının incelenmesinin insanlık tarihine dair temel içgörüleri nasıl ortaya çıkarabileceği gibi.
Missouri Botanik Bahçesi Herbaryumundan 155 yıllık bir kenevir herbaryum örneği. Kredi: Julia Kreiner, British Columbia Üniversitesi
“Bitkinin modern tarım ortamlarında başarılı olmasına yardımcı olan genetik varyantlar, 1960’larda tarımsal yoğunlaşmadan bu yana dikkate değer bir şekilde yüksek frekanslara yükseldi” dedi birinci yazar UBC’nin Botanik Bölümü’nde doktora sonrası araştırmacı olan Dr. Julia Kreiner.
Araştırmacılar, yabani otun genomunda, kuraklığa dayanıklılık, hızlı büyüme ve büyüme ile ilgili genlerdeki mutasyonlarla çiftliklerdeki başarısına yardımcı olan yüzlerce gen keşfettiler. sık görülen herbisitlere karşı direnç. Dr. Kreiner, “Tarım ortamlarında uyguladığımız değişiklik türleri o kadar güçlü ki, komşu habitatlarda genellikle doğal olduğunu düşündüğümüz sonuçlar doğuruyor” dedi.
Kurşun yazar Dr. Julia Kreiner, Almanya’nın Tuebingen kentindeki eski DNA laboratuvarında tarihi herbaryum örneklerinden DNA ekstraksiyonu yapıyor. Kredi: Julia Kreiner, British Columbia Üniversitesi
Bulgular, tarımın hakim olduğu alanlardaki doğal alanları korumaya yönelik koruma çabalarına bilgi sağlayabilir. Tarım alanlarından gen akışının azaltılması ve koruma için daha izole doğal popülasyonların seçilmesi, çiftliklerin evrimsel etkisinin sınırlandırılmasına yardımcı olabilir.
Sıradan su keneviri, Kuzey Amerika’ya özgüdür ve her zaman sorunlu bir bitki olmamıştır. Yine de son yıllarda, herbisit direnci de dahil olmak üzere genetik adaptasyonlar sayesinde yabani otları çiftliklerden yok etmek neredeyse imkansız hale geldi.
“Su kenevirleri genellikle göllerin ve akarsuların yakınında yetişirken, gördüğümüz genetik değişimler bitkinin Britanya Kolumbiyası Üniversitesi’nde Killam Üniversitesi Profesörü olan ortak yazar Dr. Sarah Otto, “Daha kuru topraklarda hayatta kalmak ve mahsulleri geride bırakmak için hızla büyümek” dedi. “İnsanların tarımsal faaliyetleriyle birlikte gelişmek için ne kadar güçlü bir şekilde seçildiği göz önüne alındığında, Kenevir temelde daha çok bir yabani ot haline gelecek şekilde gelişti.”
Doğal yaşam alanlarında meydana gelen Sukeneni, bir gölün kumla birleşmesi. güney Illinois. Kredi: Julia Kreiner, University of British Columbia
Mevcut örneklerde bulunan herbisite dirençli yedi mutasyondan beşinin tarihsel örneklerde bulunmaması dikkat çekicidir. Kreiner, “Modern çiftlikler, hangi bitki türlerinin ve mutasyonların zaman içinde devam edebileceğini belirleyen güçlü bir filtre uyguluyor” dedi. “Bitkinin genlerini sıralayan herbisitler, hangi bitkilerin hayatta kalacağını ve hangilerinin öleceğini belirleyen en güçlü tarımsal filtrelerden biri olarak göze çarpıyordu.”
Herbisite dayanıklı yedi mutasyondan herhangi birini taşıyan kenevir, ortalama 1,2 kat daha fazla gen üretmiştir. 1960’tan beri her yıl hayatta kalan yavru sayısı, mutasyonları olmayan bitkilerle karşılaştırıldığında.
Herbisite dayanıklı mutasyonlar, daha düşük sıklıkta da olsa, doğal yaşam alanlarında da keşfedildi ve bu da, tarım dışı ortamlarda bitki yaşamı. Dr. Kreiner, “Herbisit uygulamalarının yokluğunda, dirençli olmak aslında bir bitki için maliyetli olabilir, bu nedenle çiftliklerde meydana gelen değişiklikler bitkinin vahşi doğadaki uygunluğunu etkiliyor” dedi.
Tarım uygulamaları arazide belirli genetik varyantların bulunduğu yerlerde de yeniden şekillendi. Son 60 yılda yabani bir güneybatı çeşidi, Kuzey Amerika’da doğuya doğru artan bir ilerleme kaydetti ve tarımsal bağlamlardaki rekabet avantajlarının bir sonucu olarak genlerini yerel popülasyonlara yaydı.
“Bu sonuçlar, muazzam potansiyelin altını çiziyor. Toronto Üniversitesi Ekoloji ve Evrimsel Biyoloji Profesörü ve ortak yazar Dr. “Bu araştırmayı ölçekler ve türler arasında genişletmek, çiftçilik ve iklim değişikliğinin hızlı bitki evrimini nasıl yönlendirdiği konusundaki anlayışımızı genişletecek.”
“Bu varyantların kaderini ve tarım dışı, ‘yabani’ ortamlardaki bitkileri nasıl etkilediğini anlamak Çalışmanın ortak yazarlarından biri olan Toronto Üniversitesi’nden Profesör John Stinchcombe’a göre popülasyonlar, çalışmalarımız için önemli bir sonraki adımdır.” “Geçmiş iki yüzyıl”, yazan Julia M. Kreiner, Sergio M. Latorre, Hernán A. Burbano, John R. Stinchcombe, Sarah P. Otto, Detlef Weigel ve Stephen I. Wright, 8 Aralık 2022, Science.
DOI: 10.1126/science.abo7293