Adaptation genomics of wild tomatoes
Final Report Abstract
Demographie und Anpassung spielen eine wichtige Rolle in der Evolution von Pflanzen. Da Pflanzen sessile Lebewesen sind, können sie biotischen und abiotischen Stressfaktoren nicht ausweichen. Daher sind Anpassungsmechanismen an die lokalen Umweltbedingungen essentiell, um das Überleben und Fortbestehen der Art zu gewährleisten. In diesem Projekt wurde die demographische Vergangenheit einer wilden Tomatenart (Solanum chilense) mittels DNA-Polymorphismen Daten rekonstruiert. Dazu wurden von 23 Populationen Stichproben mit Hochdurchsatz-Sequenzierung analysiert. Die Analyse der Daten zeigte einen Nord-Süd Gradienten; d.h. eine Abnahme der genetischen Variation in Richtung Süden und einen Anstieg der genetischen Divergenz zu anderen Wildtomaten-Arten. Dies deutet darauf hin, dass der Ursprung von S. chilense im nördlichen Teil ihres heutigen Verbreitungsgebietes liegt und sich die Art hauptsächlich nach Süden ausgebreitet hat. Nachdem die Demographie bekannt war, konnten Kandidatengene untersucht werden, die als Teil der abiotischen Stressanwort fungieren. Auf diese Weise wurde die Anpassung von S. chilense Populationen an Trockenheit, Kälte und hohen Salzgehalt gezeigt. Einige dieser Kandidatengene wiesen Anzeichen für positive Selektion in den Populationen der Bergregionen auf und damit Anpassung an niedrige Temperaturen. In den Populationen aus der Küstenregion zeigten Gene, die in der Salzstressantwort involviert sind, auch Anzeichen für lokale Anpassung. Die in der genetischen Variation gefundenen Anpassungsmerkmale wurden durch Untersuchung der Genexpression und durch physiologische Experimente bestätigt.
Publications
- (2018) Signatures of natural selection in abiotic stress-responsive genes of Solanum chilense. Royal Society open science 5 (1) 171198
Böndel, Katharina B.; Nosenko, Tetyana; Stephan, Wolfgang
(See online at https://doi.org/10.1098/rsos.171198) - (2015): North-south colonization associated with local adaptation of wild tomato species Solanum chilense. Mol. Biol. Evol. 32: 2932-2943
Böndel, K.B., H. Lainer, T. Nosenko, M. Mboup, A. Tellier, and W. Stephan
(See online at https://doi.org/10.1093/molbev/msv166) - (2016): Adaptation to low temperatures in the wild tomato species Solanum chilense. Mol. Ecol. 25: 2853-2869
Nosenko, T., K.B. Böndel, G. Kumpfmüller, and W. Stephan
(See online at https://doi.org/10.1111/mec.13637) - (2017): A small subset of NLR genes drives local adaptation to pathogens in wild tomato
Stam, R., G.A. Silva-Arias, T. Nosenko, D. Scheikl, A.C. Hörger, W. Stephan, G. Haberer, and A. Tellier
(See online at https://doi.org/10.1101/210559)
