Hur “dubbla genom” hjälper växter att diversifiera – och vad det betyder för jordbruk och klimatanpassning

Denna ”genomdubblering” har inträffat många gånger i livets historia – särskilt hos växter, inkluderande flera av våra viktigaste grödor som vete, potatis och sockerbeta. Men vad betyder detta för naturliga populationer och deras förmåga att anpassa sig?

Forskarna sekvenserade över 600 genom från den vilda växten Arabidopsis arenosa med hjälp av avancerad DNA-sekvenseringsteknologi och datorsimuleringar. De fann att helgenomduplicering inte bara ökar antalet små mutationer, utan också påskyndar uppkomsten av stora strukturella förändringar i genomet – såsom DNA-insertioner, deletioner och stora rearrangemang.

Avgörande är också att helgenomduplikation döljer skadliga effekter av mutationer genom att tillhandahålla extra “reservkopior” av gener. Detta gör att potentiellt skadliga mutationer kan samlas över tid – det forskare kallar för “genetisk belastning”.

”Den här typen av genomfördubbling ger en kortsiktig fördel – den dämpar skador – men den medför också långsiktiga risker, såsom genomnedbrytning,” säger Levi Yant, professor i genetik vid SLU och en av studiens huvudförfattare.

Eftersom genetisk variation är råmaterialet för evolution, ger förståelsen för hur denna variation byggs upp och hur den formas av genomduplikation djup inblick i hur arter anpassar sig. I en tid då klimatförändringar sätter allt större press på våra grödor är dessa resultat särskilt aktuella.

"Polyploidi, alltså att ha extra kromosomuppsättningar, är vanligt i växtriket och har länge kopplats till större och mer robusta växter", säger Yant. "Men vårt arbete avslöjar en dold kostnad. Dessa resultat är direkt relevanta för hur vi förädlar motståndskraftiga grödor för framtiden och hur vi förstår vilda växters anpassning till klimatförändringar."