Kako globalno zagrevanje nastavlja da redefiniše ekosisteme, biljkama se sve više postavlja zadatak da se brzo prilagođavaju kako bi osigurali svoj opstanak. Jedan primarni mehanizam koji olakšava takvu brzu adaptaciju je epigenetsko pamćenje, posebno metilacija DNK.
Metilacija DNK, oblik epigenetske modifikacije, uključuje dodavanje metil grupe citozinskim bazama DNK, menjajući njenu dostupnost u hromatinu i modulišući ekspresiju gena.
U kontekstu zagrejane klime, promene u metilaciji DNK mogu biti izazvane faktorima sredine kao što je povećana temperatura. Takve epigenetske adaptacije igraju ključnu ulogu u omogućavanju biljkama da sinhronizuju svoj rast sa evoluirajućim ekološkim znacima. Međutim, sveobuhvatno razumevanje kako ove promene metilacije DNK utiču na fenotipove biljaka, posebno kao odgovor na toplije temperature, ostaje nejasno.
U julu 2023, Horticulture Research je objavila istraživački rad pod naslovom „Toplija temperatura tokom aseksualne reprodukcije izaziva metilomske, transkriptomske i trajne fenotipske promene u ekotipovima Fragaria vesca“.
Da bi se ispitao uticaj temperature na fenotipske i epigenetske varijacije, sproveden je eksperiment u tri aseksualne generacije na četiri evropska ekotipa F. vesca (ES 12 , ICE 2 , NOR 2 , IT 4 ), izlažući ih temperaturi od 18°C i 28°. C.
Na fenotipskom nivou, ES 12 ekotip je imao povećanu proizvodnju stolona na 28°C tokom prve aseksualne generacije (AS 1), ali ne i do treće (AS 3). Nasuprot tome, ekotip IT 4 je pokazao smanjenu proizvodnju stolona na 28°C i u AS 1 i u AS 3 .
Ekotipovi ICE 2 i NOR 2 su pokazali značajno kašnjenje u vremenu cvetanja na 28°C za AS 3, sa statističkom značajnošću na 0,05 > p > 0,001. Što se tiče dužine peteljki, biljke iz ekotipova ES 12, ICE 2 i NOR 2 imale su veće dužine kada su gajene na 28°C tokom AS 1. Do AS 3 povećana dužina peteljki ostala je samo za ekotip NOR 2.
Rezultati su pokazali statistički značajnu razliku između svih ispitivanih fenotipskih osobina i temperature rasta u eksperimentu, koja se može sačuvati tokom aseksualne reprodukcije. Dalje dubinske studije na molekularnom nivou, bisulfitno sekvenciranje uzoraka genomske DNK iz ekotipova otkrile su uočljive razlike u obrascima metilacije DNK između dva temperaturna uslova, posebno u kontekstu CHG i CHH.
NOR 2 je pokazao najizraženiju razliku u nivoima metilacije između temperaturnih uslova. Analiza glavnih komponenti (PCA) profila metilacije pokazala je jasne razlike između ekotipova uzgajanih na 18 i 28°C. Značajne promene u hipo- i hipermetilaciji dogodile su se u svim ekotipovima sa najvećim temperaturno specifičnim povećanjem metilacije uočenim u kontekstu CHH. Značajno, identifikovane su promene metilacije koje su u korelaciji sa genomskim karakteristikama kao što su mesta početka transkripcije (TSS) i mesta završetka transkripcije (TTS).
Regioni sa diferencijalnom metilacijom CHG i CHH obično su pokazivali hipermetilaciju. U isto vreme, promene transkriptoma povezane sa povećanjem temperature primećene su u približno 3.500 do 5.000 različito eksprimiranih gena (DEG) u različitim ekotipovima. Pored toga, ova studija je takođe istraživala metilaciju i obrasce ekspresije gena specifične za ekotip koji se odnose na metabolizam giberelina, vreme cvetanja i epigenetske mehanizme. Utvrđeno je da je među tri ili manje ekotipa, apsolutna višestruka promena 1.318 srodnih diferencijalno eksprimiranih i diferencijalno metiliranih gena (DEDMG) bila >1,5.
Ukratko, istraživanje ukazuje da temperaturne varijacije tokom aseksualnog razmnožavanja indukuju značajne nasledne epigenetske i fenotipske modifikacije, naglašavajući postojanje temperaturnog epigenetskog memorijskog efekta u ekotipovima F. vesca.
Ova studija ne samo da produbljuje naše razumevanje prilagođavanja biljaka, već i otvara vrata za korišćenje epigenetskog pamćenja za razvoj useva koji su bolje prilagođeni svetu koji se zagreva.
