La autopolinización o autofecundación, un sistema de apareamiento en el que una flor se fertiliza a sí misma, no es infrecuente. Sin embargo, la historia evolutiva y la dinámica detrás de este intrigante proceso siguen siendo desconocidas en gran medida. Este rompecabezas forma el corazón de la investigación realizada por Han y sus colegas, publicada en el 'Annals of Botany'. su estudio concentrado en el arbusto silvestre, daphne kiusiana, endémica del este de Asia. Ofrece información sobre el fascinante viaje desde el cruce, donde una planta es fertilizada por otra, hasta la autofertilización. La investigación descifra los sutiles cambios genéticos y morfológicos que se han estado desarrollando silenciosamente durante más de 100,000 años.

El equipo de Han descubrió que las plantas en la región oriental del daphne kiusiana distribución, que incluye el sureste de Corea y Kyushu, Japón, exhiben menos flores y más pequeñas en comparación con sus contrapartes en la región occidental (suroeste de Corea). Esta disminución de la visibilidad, junto con el aumento de la tasa de autofecundación y los niveles más altos de homocigosidad (similitud genética dentro de un individuo) son características de lo que se conoce como el "síndrome de autofecundación". Este es un cambio en el sistema de apareamiento que se ha observado de cerca en la evolución de muchas plantas con flores.

Lo que hace que este estudio sea interesante es que Han y sus colegas están estudiando este cambio en dos poblaciones de plantas estrechamente relacionadas. En un comentario en el papel, Zhang y sus colegas dicen:

…[E]studios del síndrome de autofecundación hasta ahora rara vez se han centrado en grupos intraespecíficos de poblaciones (subespecies, variedades, etc.) con sistemas de apareamiento opuestos, tasas de autofecundación variables y/o rasgos florales. De hecho, las variantes intraespecíficas deberían ser particularmente adecuadas para estudiar este fenómeno, ya que probablemente representan instancias de divergencia reciente, lo que hace más factible inferir las condiciones demográficas y/o (paleo)ambientales (por ejemplo, climáticas) de la población bajo las cuales se producen cambios en el sistema de apareamiento. podría haber ocurrido.

Zhang et al. 2023

El equipo de Han usó una serie de análisis genéticos avanzados para desentrañar esta historia. Emplearon microsatélites nucleares (secuencias de ADN repetitivas utilizadas para medir la diversidad genética) y ADN de cloroplastos, para una secuenciación de marcadores filogenéticos multiplexados. Estas técnicas les permitieron rastrear las historias filogeográficas independientes de los dos linajes e identificar los rasgos asociados con cada uno.

Los resultados revelaron que el linaje oriental de daphne kiusiana mostró una reducción gradual en el tamaño efectivo de la población, a pesar de que no hubo signos de un cuello de botella grave, un evento que condujo a una reducción significativa de la población. Esto contrastaba con el linaje occidental, que sugería que las plantas orientales se habían autofecundado durante un largo período. Los cambios morfológicos del linaje oriental, marcados por flores más pequeñas y en menor número, se asociaron con una alta tasa de autofecundación y una mayor homocigosidad, donde las copias materna y paterna de un gen son iguales.

Los resultados sugieren que estos cambios morfológicos asociados con la autopolinización datan de al menos 100,000 XNUMX años, impulsados ​​por la selección direccional para una autopolinización eficiente. A diferencia de las suposiciones anteriores, la evolución del síndrome de autofecundación en daphne kiusiana no está fuertemente asociado con un cuello de botella severo de la población. Han y sus colegas afirman en su artículo:

Nuestros resultados sugieren que el linaje de autofecundación en D. kiusiana ha sido impulsado en gran medida por la selección direccional gradual hacia niveles más bajos de visibilidad floral y hercogamia para una autopolinización eficiente en respuesta a cambios ambientales históricos. La transición a la autofecundación acompañada de modificaciones morfológicas puede haber sido provocada por severas interacciones competitivas entre/dentro de las especies. Factores intrínsecos de D. kiusiana, como sus rasgos de historia de vida y su nicho en la sucesión ecológica, también pueden haber sido importantes para facilitar su evolución. Por lo tanto, el linaje o especie del síndrome de autofecundación puede exhibir una firma demográfica de un tamaño de población efectivo gradualmente reducido, como evidencia de adaptación.

Él et al. 2023

LEA EL ARTÍCULO:

Han, E.-K., Tamaki, I., Oh, S.-H., Park, J.-S., Cho, W.-B., Jin, D.-P., Kim, B.- Y., Yang, S., Son, DC, Choi, H.-J., Gantsetseg, A., Isagi, Y. y Lee, J.-H. (2023) “Firmas genéticas y demográficas que acompañan la evolución del síndrome de autofecundación en daphne kiusiana, un arbusto de hoja perenne, " Annals of Botany, 131(5), págs. 751–767. Disponible en: https://doi.org/10.1093/aob/mcac142.