A lo largo de los años, se han publicado cientos de artículos que describen los cambios genéticos que ocurren durante la evolución de las plantas y las diferencias evidentes entre especies individuales. Se ha publicado un número igualmente alto de artículos sobre la definición de especies, su separación y denominación. Muchos se han unido a las discusiones sobre dónde y por qué se forman nuevas especies, por ejemplo, por barreras reproductivas o colonización de islas. Pero solo ahora nos damos cuenta de que hay un fuerte componente genético en estos eventos: la especiación no 'ocurre simplemente'.
Planeamos las cuestiones más destacadas de Annals of Botany un año de más por adelantado. Pero los siete artículos de la edición Highlight de septiembre, “Genes en evolución”Esto se debió simplemente a que todos estos artículos se presentaron casi al mismo tiempo. Esto demuestra que el control de la diversidad y la especiación es un tema de gran actualidad, donde se están produciendo avances imprevistos hace un año, y las implicaciones son amplias, desde las consecuencias del cambio climático en los ecosistemas naturales hasta los enfoques de mejoramiento y selección para cultivos nuevos y mejorados.
La revisión de Rieseberg y Blackman (2010) identifica no menos de 41 genes que pueden conducir al aislamiento reproductivo de poblaciones. Curiosamente, los genes son muy diversos e incluyen aquellos con efectos precigóticos y poscigóticos. El simple aislamiento geográfico no se considera la única causa generalizada de especiación y el cese del flujo genético entre poblaciones; sin embargo, tanto las características geográficas más grandes como las más pequeñas conducen al aislamiento de poblaciones, y He et al. (2010) son capaces de mostrar un ejemplo donde la estructura genética de una especie, Banksia hookeriana, no depende únicamente de la estructura de un paisaje, en este caso donde la población se asienta sobre crestas de dunas separadas físicamente por depresiones inhabitables.
La dispersión ocasional de semillas a larga distancia o el movimiento de individuos de una población a otra mantiene la conectividad dentro de la especie y evita el aislamiento. Por el contrario, Nomura et al. (2010) brindan información sobre la filogenia y las implicaciones de la diversidad de hábitats. Farfugium (Asteraceae) es un grupo monofilético asociado con una amplia gama de hábitats, incluidos el sotobosque forestal (sciophytes), los riscos costeros (heliophytes) y los lechos de los ríos (reofitas) en un archipiélago en el este de Asia. Concluyen que el aislamiento en las islas y los subsiguientes eventos de adaptación paralelos siguieron a la migración sobre los puentes terrestres del Cuaternario a lo largo del rango de distribución. La variación de la secuencia de ADN no informativa junto con morfologías muy divergentes sugiere que la diversificación adaptativa fue rápida.
Los otros cuatro artículos presentan conclusiones relacionadas con la diversificación y selección genética que se observa en las plantas de cultivo. El Valle de Tehuacán en México ofrece un notable 'laboratorio natural' para el estudio de los efectos de la selección humana en las plantas, porque hay más de 100 especies de plantas nativas donde se practica la selección artificial y estas poblaciones silvícolas y cultivadas coexisten con poblaciones silvestres. Parra et al. (2010) estudia el cactus Stenocereus puinosus y encuentran que, a pesar de la selección de frutas más grandes y dulces, existen altos niveles de flujo de genes que han promovido la divergencia morfológica y la estructura genética moderada entre las poblaciones silvestres y manejadas, mientras se conserva la diversidad genética. Por lo tanto, a pesar de la fuerte selección, no existe un cuello de botella genético evidente que pueda limitar a los criadores de la fruta en el futuro, a diferencia de lo que se ve en muchas otras especies domesticadas.
Como se señaló anteriormente, la hibridación o poliploidía (especiación por duplicación del genoma completo) puede conducir a especies nuevas y aisladas reproductivamente en un solo evento. La evidencia de eventos de poliploidía evolutivamente recientes se ve en la mitad de todas las plantas y contribuye significativamente a la biodiversidad de las plantas. Shi et al. (2010) observan eventos antiguos, o paleopoliploidía, que pueden deducirse de los datos genómicos y su análisis de los genomas nucleares del kiwi (Actinidia) y Ericales relacionados muestra evidencia de al menos dos eventos de paleopoliploidía. Sus resultados proporcionan evidencia de que los métodos de familias de genes pueden descubrir de manera confiable eventos de especiación poliploide antiguos.
Haba de soja, Glycine max, es un importante cultivo tetraploide, pero aún existen lagunas en su historia de domesticación. Guo et al. (2010) realizan un extenso estudio de la diversidad de la soja de su centro de origen en el sur de China utilizando marcadores moleculares y proponen un único origen con un cuello de botella genético moderadamente severo durante la domesticación. La soja silvestre en esta región tiene un acervo genético valioso y sin explotar para el mejoramiento futuro, pero, a diferencia de la situación en estenocereus, requerirá un estudio cuidadoso y cruces extensos con selección para introducir esta diversidad en el conjunto de germoplasma disponible para los fitomejoradores.
El artículo final de Highlight presenta un ejemplo importante de cómo la diversidad de una especie silvestre se puede utilizar en uno de los tres cultivos de cereales más importantes del mundo. Arroz, Oryza sativa, requiere fertilización para producir semillas, pero las temperaturas experimentadas durante el clima cálido (más de 32–36 °C) inducen la esterilidad. Teniendo en cuenta que tales temperaturas rara vez se alcanzan temprano en la mañana, Ishimaru et al. (2010) introgresó un rasgo de floración matutina (EMF) del arroz silvestre, O. officinalis, donde la antesis ocurre poco después del amanecer. Aunque el efecto de la temperatura sobre la esterilidad en sí fue similar en las dos especies de arroz, evitar las altas temperaturas por unas pocas horas causadas por el rasgo de floración temprano en la mañana conduce a un aumento significativo de la fertilidad en línea con la introgresión del rasgo EMF.
Juntos, estos siete documentos aumentan considerablemente nuestra comprensión de la genética en un contexto evolutivo amplio. Los resultados son significativos para las especies silvestres, con implicaciones para ecosistemas completos y, de hecho, las especies utilizadas como ejemplos en estos documentos son las de los sistemas costeros, insulares y de dunas que están particularmente amenazados por cambios que incluyen el "desarrollo" urbano, alteraciones del nivel del mar , frecuencias de tormentas y temperatura. Los artículos sobre cultivos muestran cómo el conocimiento de los mecanismos de evolución y los genes asociados pueden afectar nuestra explotación de la biodiversidad en cultivos y sus parientes silvestres.
