집약적 농업이 야생 식물을 만연한 잡초로 바꾸는 방법

[아름이]

집약적 농업이 야생 식물을 만연한 잡초로 바꾸는 방법
날짜:
2022년 12월 8일
원천:
브리티시 컬럼비아 대학교
요약:
농업은 농장뿐만 아니라 주변 경관의 야생 종에서도 급속한 진화적 변화를 주도하고 있다는 새로운 연구 결과가 나왔습니다.

사이언스 지의 새로운 연구 는 현대 농업의 부상이 어떻게 북미 토종 식물인 물대마를 문제가 있는 농업용 잡초로 변모시켰는지 보여줍니다.

브리티시 컬럼비아 대학(UBC)의 연구원이 이끄는 국제 팀은 현대 농장과 인근 습지에서 채취한 187개의 물대마 샘플을 북미 전역의 박물관에 보관된 1820년까지 거슬러 올라가는 100개 이상의 역사적 샘플과 비교했습니다. 고대 인류와 네안데르탈인 유적의 염기서열 분석이 인류 역사에 대한 주요 미스터리를 해결한 것처럼 지난 2세기 동안 식물의 유전적 구성을 연구함으로써 연구자들은 변화하는 환경에서 진화가 일어나는 것을 관찰할 수 있었습니다.

"식물이 현대 농업 환경에서 잘 자라도록 돕는 유전적 변이는 1960년대 농업 집약화 이후 매우 빠르게 높은 빈도로 증가했습니다."라고 UBC 식물학과의 박사후 연구원인 Julia Kreiner 박사가 말했습니다.

연구원들은 가뭄 내성, 빠른 성장 및 제초제에 대한 저항성이 자주 나타나는 유전자의 돌연변이와 함께 농장에서의 성공을 돕는 잡초의 게놈 전체에서 수백 개의 유전자를 발견했습니다. Kreiner 박사는 "우리가 농업 환경에 부과하고 있는 변화 유형은 너무 강력해서 우리가 일반적으로 자연적이라고 생각하는 이웃 서식지에 영향을 미칩니다."라고 말했습니다.

이 발견은 농업이 지배하는 경관에서 자연 지역을 보존하기 위한 보존 노력을 알릴 수 있습니다. 농업 지역에서 유전자 유출을 줄이고 보호를 위해 더 고립된 자연 개체군을 선택하면 농장의 진화적 영향을 제한하는 데 도움이 될 수 있습니다.

커먼 워터헴프는 북미가 원산지이며 항상 문제가 되는 식물은 아닙니다. 그러나 최근 몇 년 동안 제초제 저항성을 포함한 유전적 적응 덕분에 농장에서 잡초를 근절하는 것이 거의 불가능해졌습니다.

"물대마는 일반적으로 호수와 하천 근처에서 자라지만, 우리가 보고 있는 유전적 변화는 식물이 더 건조한 땅에서 생존하고 작물을 이기기 위해 빠르게 자랄 수 있도록 합니다."라고 공동 저자인 Killam 대학 교수인 Sarah Otto 박사는 말했습니다. 브리티시 컬럼비아의. "Waterhemp는 인간의 농업 활동과 함께 번성하도록 얼마나 강력하게 선택되었는지를 고려할 때 기본적으로 더 많은 잡초가 되도록 진화했습니다."

특히, 현재 샘플에서 발견된 7개의 제초제 저항성 돌연변이 중 5개는 과거 샘플에는 없었습니다. "현대 농장은 어떤 식물 종과 돌연변이가 시간이 지나도 지속될 수 있는지를 결정하는 강력한 필터를 부과합니다."라고 Kreiner 박사는 말했습니다. "식물의 유전자를 시퀀싱할 때 제초제는 어떤 식물이 생존하고 어떤 식물이 죽는지를 결정하는 가장 강력한 농업용 필터 중 하나로 두드러졌습니다."

7가지 제초제 저항성 돌연변이 중 하나를 가지고 있는 Waterhemp는 돌연변이가 없는 식물에 비해 1960년 이후 매년 평균 1.2배 더 많은 생존 자손을 생산했습니다.

제초제 저항성 돌연변이는 비록 빈도는 낮지만 자연 서식지에서도 발견되었으며, 이는 비농업 환경에서 식물 생활에 대한 이러한 적응 비용에 대한 의문을 제기합니다. Kreiner 박사는 "제초제 살포가 없는 경우 저항성은 실제로 식물에 비용이 많이 들 수 있으므로 농장에서 일어나는 변화는 야생에서 식물의 적합성에 영향을 미치고 있습니다"라고 말했습니다.

농업 관행은 또한 특정 유전적 변이가 풍경 전체에서 발견되는 곳에서 재구성되었습니다. 지난 60년 동안 잡초가 무성한 남서부 품종은 북미 전역에서 동쪽으로 점점 더 발전하여 농업 환경에서 경쟁 우위를 차지한 결과 지역 인구에 유전자를 퍼뜨렸습니다.

"이 결과는 짧은 기간에 식물 적응을 이해하기 위해 역사적 게놈을 연구하는 엄청난 잠재력을 강조합니다."라고 공동 저자이자 토론토 대학의 생태 및 진화 생물학 교수인 Stephen Wright 박사는 말합니다. "규모와 종에 걸쳐 이 연구를 확장하면 농업과 기후 변화가 식물의 급속한 진화를 주도하는 방식에 대한 이해가 넓어질 것입니다."

이 연구의 공동 저자인 토론토 대학의 John Stinchcombe 교수는 "이러한 변종의 운명과 비농업 식물에 미치는 영향을 이해하는 '야생' 개체군은 우리 작업의 중요한 다음 단계"라고 말했습니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/