No leste da Espanha (e em muitos outros lugares, se você procurar) você pode encontrar Mercurialis anual, uma planta com uma vida sexual complicada. Um novo papel de Wen-Juan Ma e colegas examinam duas espécies poliploides que se formaram após Mercurialis anual hibridou, duplicou seu genoma e tornou-se poliploide.

O papel, Uma nova espécie biológica no complexo poliplóide Mercurialis annua: divergência funcional na morfologia da inflorescência e esterilidade híbrida, examina duas populações hexaplóides. Hexaploide significa que em vez de ter um par de cromossomos, como uma planta diploide, ela tem três pares.

Quando os genomas se duplicam, não é como se o genoma tivesse sido fotocopiado. As interações ficam complicadas. Dr Wen-Juan Ma, um pós-doutorando trabalhando com Prof. John Pannell, explicou que isso não significa que os poliploides da mesma planta devam ser sempre capazes de cruzar. “Depende de muitos fatores, um deles é o nível de ploidia. Poliplóides recentes com o mesmo nível de ploidia podem cruzar, independentemente de sua origem evolutiva, mas a primeira geração híbrida (F1) pode ser viável, mas não fértil (o que depende da divergência das espécies progenitoras para formar cada espécie poliploide).

“Não é inteiramente verdade que Mercurialis anual pode cruzar. M. anual com vários níveis de ploidia pode cruzar; os híbridos são viáveis, mas amplamente estéreis (veja o artigo de Russel e Pannell 2015). Portanto, qualquer novo poliploide descendente deles pode ser capaz de cruzar, mas a prole híbrida provavelmente será estéril”.

O Dr. Ma e seus colegas descobriram que havia boas razões para examinar Mercurialis anualfilhos de perto. “Mercurialis annua é um sistema ideal para testar nossas ideias porque dentro deste complexo de espécies, temos variação em inflorescências de flores, sistemas sexuais, variação de nível de ploidia, agora podemos testar o isolamento reprodutivo para indivíduos com o mesmo nível de ploidia, mas com inflorescência masculina distinta, também com possíveis origens evolutivas diferentes”.

As diferenças na flor masculina são marcantes com as espécies P+ segurando suas flores em hastes ou pêndulos. Em contraste, as espécies P têm flores sub-sésseis, o que significa que elas ficam diretamente no caule. O Dr. Ma disse: “Para plantas polinizadas pelo vento, a estrutura da inflorescência da flor masculina é importante para o sucesso da dispersão do pólen. Por exemplo, a recém-descoberta espécie poliplóide P+, ​​com flores masculinas em pedúnculos eretos, em vez de inflorescência axilar sub-séssil, que são mais típicas de hexaploidia M. anual como P-, mostrou que P+ aumenta significativamente a dispersão de pólen e desfruta de um sucesso reprodutor muito maior (veja os resultados de Santos del Blanco e cols. 2019). "

Você pode se perguntar se a forma P+ é muito melhor em dispersar seu pólen, como pode a forma P persistir? O Dr. Ma disse: “Fizemos a mesma pergunta em nosso artigo. Dada a superioridade na produção de pólen e na capacidade de dispersão do P+ sobre os hermafroditas hexaploides P-, podemos esperar que, ao longo do tempo, o fenótipo P+ acabará por substituir o fenótipo P- como resultado da inundação de pólen semelhante à experimentada pelos P– linhagem quando encontra diploide dióica M. anual (Buggs e Pannell 2006).

Ser inundado por pólen da morfologia oposta é uma má notícia para uma planta. Embora as duas plantas possam trocar pólen, isso não produz resultados a longo prazo. “As diferenças genéticas entre as espécies P+ e P- podem ser maiores ou igualmente iguais às diferenças fenotípicas, os indivíduos híbridos entre P+ e P- são viáveis ​​(a biomassa é ainda maior do que as espécies parentais P+ e P-), mas eles são em grande parte estéreis, pois dificilmente produzem sementes e o pólen não parece fertilizar muito bem as flores femininas.

A chave para o isolamento entre as espécies parece ser o processo que as criou em primeiro lugar. O Dr. Ma disse: “Quando uma planta se torna poliploide, dentro de algumas gerações, a espécie poliploide pode passar por uma taxa acelerada de reorganização do genoma e outros processos mutacionais que seguem a hibridação e a duplicação do genoma.

“Não é fácil caracterizar tais processos em espécies poliploides estabelecidas há muito tempo, mas a análise dos descendentes imediatos de poliploides sintéticos revelou que eles podem ser dramáticos. Por exemplo, Canção et ai. (1995) observaram mudanças nos padrões de fragmentos de restrição em cada uma das primeiras gerações após sintetizar poliploides de vários Brassica espécies, atribuindo essas mudanças a rearranjos cromossômicos, mutações pontuais, conversão de genes e metilação do DNA.

O Dr. Ma vê isso como um passo que pode levar os pesquisadores a muitos caminhos enquanto estudam a poliploidização e a evolução dos sistemas sexuais. “Muitas outras direções podem ser tomadas, por exemplo, usando um grande número de marcadores do genoma e mais amostragem, poderíamos estabelecer com mais confiança os caminhos evolutivos que levaram à origem das duas linhagens de hexaploidia, poderíamos distinguir entre linhagem incompleta classificação e introgressão do genoma; Devemos reinvestigar a taxonomia e a sistemática do gênero mercurial. "

O Dr. Ma concluiu: “Este artigo é relevante para pessoas que trabalham com especiação, poliploidização, hibridação, evolução do sistema sexual vegetal e evolução da reprodução vegetal. Nossa pesquisa mostra que as histórias evolutivas distintas de duas linhagens hexaploides de M. anual contribuíram para a notável diversidade reprodutiva do complexo de espécies. Parece provável que a interferência reprodutiva entre eles acabará levando ao deslocamento de uma linhagem pela outra por meio da inundação de pólen. Assim, enquanto a poliploidização pode contribuir para a especiação, a diversificação também pode ser comprometida pela interferência reprodutiva”.