¿Qué hace que la hierba de caña no nativa invasiva prospere en los humedales?

El delta del río Mississippi es el hogar del parche contiguo más grande del mundo de Phragmites australis, o más comúnmente conocida como la caña común. Pero una planta que puede alcanzar casi los 20 pies de altura y ha sido un componente crítico de la estabilidad de la costa del estado contra la erosión no es en realidad originaria de Luisiana, bueno, no del todo.

Hay muchos genotipos de P. australis. P.australis Subespecie, o ssp. , americanus es una subespecie nativa de los Estados Unidos y Canadá. Sin embargo, Phragmites australis ssp. australis se originó en Europa central y luego se introdujo en los Estados Unidos, donde ahora se considera una de las especies invasoras más problemáticas de América del Norte.

Lo que desconcierta a los investigadores ambientales es la ssp invasiva. Australis ofreció capacidades más allá de las capacidades del SSP original. americanus en su capacidad para prosperar en los humedales, especialmente alrededor de los Grandes Lagos, a menudo crece más alto y más denso, lo que a su vez perturba el ecosistema local.

En un estudio publicado recientemente en ecología molecular, que apareció recientemente en una edición de The Scientist, los investigadores de LSU colaboraron con la Universidad de Tulane y el Servicio Geológico de EE. UU. para estudiar las bases genómicas de P. australis e investigar qué hace que las cepas invasoras de junco prosperen en los humedales, en comparación con su contraparte original. Se utilizaron muestras de sitios ubicados alrededor de la región de los Grandes Lagos para este innovador estudio genómico, aunque la planta se puede encontrar creciendo en toda América del Norte.

«Estamos tratando de comprender la base genética de la invasividad en las plantas», dijo Dong-Ha Oh, profesor asistente de investigación en el Laboratorio Dassanayake en el Departamento de Ciencias Biológicas de LSU y autor principal del artículo.

Este proyecto resultó en la primera referencia del genoma para esta planta invasora reconocida a nivel mundial que puede ser utilizada por los botánicos que estudian la evolución de los rasgos invasivos, así como por los científicos que diseñan estrategias basadas en genes para el manejo plantas invasoras en Biología de la Conservación.

El estudio también incluyó una comparación de datos de expresión génica o transcriptomas comparativos. Cuando se usó con los genomas recién ensamblados, se sugirió que los genes relacionados con las respuestas y la defensa de los patógenos se expresaron en gran medida en los subtipos continuamente invasivos, mientras que se encontraron genes similares en los subtipos originales en niveles de expresión mucho más bajos y solo se indujeron cuando no había enfermería. trabajador

“Estamos viendo una respuesta de defensa incrustada en las plantas invasoras que es mucho más alta que la de la planta nativa”, dijo Mahshi Dasanayake, profesor asociado en el Departamento de Ciencias Biológicas de LSU y autor correspondiente del artículo de investigación. «Por ejemplo, si le damos a ambas plantas un patógeno y luego probamos lo que sucede, vemos que la planta madre actúa drásticamente para responder al ataque, mientras que a la planta invasora no le importa porque siempre protege sus escudos».

Chathura Wijesinghege, estudiante de posgrado en el laboratorio de Dassanayake, contribuyó a este trabajo rastreando la historia evolutiva de las fragmitas y las hierbas estrechamente relacionadas. Dassanayake fue invitado a colaborar en un proyecto existente entre Keith Clay de Tulane y Kurt Kowalski del USGS que financió el Proyecto Genoma con el objetivo de diseñar medidas de control genético que pudieran distinguir subespecies nativas de subespecies invasoras sin causar daño no intencionado a la fauna y flora nativas. .

«El USGS reconoció la necesidad administrativa y comenzó a analizar la composición genética de los faguemitas como parte del nuevo estudio», dijo Kowalski. «Esta investigación de vanguardia proporciona una hoja de ruta para el desarrollo adicional de tratamientos específicos de especies para controlar Phragmites invasivos y proporciona información sobre cómo se comparan con otras hierbas».

El laboratorio de Dassanayake analizó el genoma de una planta invasora utilizando los servicios de HPC de LSU y reveló un historial único de eventos de duplicación de todo el genoma que potencialmente proporciona nuevo material genético para subespecies invasoras y domésticas divergentes. Después de identificar los genes de referencia en el genoma, el grupo consideró su expresión en las cepas locales en comparación con los genes invasivos.

«[This invasive reed subspecies] destruye los ecosistemas que se han adaptado a las cañas nativas, y [the USGS] quiere descubrir algunas soluciones biológicas que eviten el uso de herbicidas generales o la remoción mecánica que requiere mucha mano de obra”, dijo Oh. Si lo dejamos pasar, tal vez en cientos de años, el ecosistema eventualmente podría adaptarse a estas especies invasoras, pero mientras tanto podríamos perder una gran cantidad de biodiversidad local. Por lo tanto, los biólogos de plantas y los biólogos de la conservación pueden trabajar juntos para encontrar soluciones efectivas y sostenibles para controlar este problema antes de que se observen daños irreversibles en nuestras comunidades indígenas”.