The effects of local adaptation, allelic variation and horizontal gene transfer on drought tolerance in Festuca ovina

Abstract

Abstract

Genetic variation in sheep’s fescue (Festuca ovina) on the island of Öland, Sweden, is associated with microhabitat variation on small spatial scales as a result of divergent local selection by environmental factors, including moisture. In this study, we investigate the effects of genetic variation on three levels—microhabitat-associated ancestry, allozymic variation in the metabolic enzyme PGI, and presence/absence of the natural transgene PgiC2—on drought tolerance, through a four-month controlled watering experiment using Öland F. ovina. Although no clear effect on drought tolerance of variation in PGI was found, the results indicate that both the presence of PgiC2 and allozymic variation in PGI have overall effects on plant morphology. The experiment also demonstrates significant, genetically determined morphological differences between F. ovina individuals originating from different types of microhabitat.

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfattning:

Främmande gen ger fler skott

Ibland händer det att arter i naturen byter gener med varandra. Frågan är hur det kan påverka deras förmåga att anpassa sig till sin miljö. Kan en extra gen till exempel få ett gräs att växa annorlunda, eller klara av torka bättre? Det är frågor vi försökt få svar på i den här studien—med hjälp av femhundra krukor gräs och ett växthus.

På Stora alvaret på Öland växer gräset fårsvingel, som har mycket spännande genetik. Olika varianter av gräsets gener är olika vanliga på olika delar av alvaret, beroende på bl.a. hur fuktig marken är. Detta tyder på att fårsvingel kan anpassa sig till väldigt lokala förhållanden genom naturlig selektion. Dessutom har vissa fårsvingel-individer en extra gen, PgiC2, som de fått av den avlägsna släktingen gröe—men det är inte människan som fört över genen mellan gräsarterna, utan det hände av sig självt, troligen för flera hundra tusen år sedan.

I takt med att världen förändras blir det allt viktigare att arter i naturen kan anpassa sig. Att klara av torka är särskilt viktigt, eftersom klimatförändringen riskerar att göra många delar av världen torrare. Därför ville vi ta reda på huruvida fårsvingel med olika genetisk bakgrund klarar av torka olika bra, och om den främmande genen kunde vara till någon nytta i sammanhanget.

Simulerad torka i växthus

Vi tog fårsvingel som hade klonats från ”moderplantor” på Stora alvaret, och odlade dem i krukor i växthus under hela sommaren. Vi gav hälften av plantorna hälften så mycket vatten som de övriga, för att simulera torka. Sedan undersökte, vägde och mätte vi alla plantorna för att se hur torkan påverkat dem. De mest intressanta skillnaderna var i antalet skott. Alla plantor som utsatts för torka hade fått färre skott, men vissa av dem hade påverkats mer än andra. Detta berodde på vilken sorts miljö—torr eller fuktig, sur eller basisk—som deras ”moderplantor” hade vuxit i ute på alvaret. Ursprungsmiljön påverkade alltså fårsvinglarnas genetik, och genetiken påverkade torktåligheten!

Men vi upptäckte också att de plantor som hade den extra genen PgiC2 hade fler skott, i genomsnitt, än de plantor som saknade genen—oavsett om de hade fått mycket eller lite vatten. Vi vet inte hur fårsvingel påverkas av att ha få eller många skott, men kanske kan det spela roll för hur snabbt de gör av med vatten, eller hur många blommor och frön de kan producera. Det får framtida studier utvisa.


Handledare: Honor Prentice, Stefan Andersson
Examensarbete för masterexamen 45hp i växtekologi och systematik, 2013
Biologiska institutionen, Lunds universitet

• author: Lindestad, Olle
• supervisor: Honor C Prentice; Stefan Andersson
• organization: Degree Projects in Biology
• course: BION31 20131
• year: 2013
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Biology and Life Sciences
• language: English
• id: 4226102
• date added to LUP: 2014-01-03 11:42:57
• date last changed: 2014-01-03 11:42:57