Global urban environmental change drives adaptation in white clover.

Urbanization transforms environments in ways that alter biological evolution. We examined whether urban environmental change drives parallel evolution by sampling 110,019 white clover plants from 6169 populations in 160 cities globally. Plants were assayed for a Mendelian antiherbivore defense that also affects tolerance to abiotic stressors. Urban-rural gradients were associated with the evolution of clines in defense in 47% of cities throughout the world. Variation in the strength of clines was explained by environmental changes in drought stress and vegetation cover that varied among cities. Sequencing 2074 genomes from 26 cities revealed that the evolution of urban-rural clines was best explained by adaptive evolution, but the degree of parallel adaptation varied among cities. Our results demonstrate that urbanization leads to adaptation at a global scale

Global urban environmental change drives adaptation in white clover

Urbanization transforms environments in ways that alter biological evolution. We examined whether urban environmental change drives parallel evolution by sampling 110,019 white clover plants from 6169 populations in 160 cities globally. Plants were assayed for a Mendelian antiherbivore defense that also affects tolerance to abiotic stressors. Urban-rural gradients were associated with the evolution of clines in defense in 47% of cities throughout the world. Variation in the strength of clines was explained by environmental changes in drought stress and vegetation cover that varied among cities. Sequencing 2074 genomes from 26 cities revealed that the evolution of urban-rural clines was best explained by adaptive evolution, but the degree of parallel adaptation varied among cities. Our results demonstrate that urbanization leads to adaptation at a global scale

Wpływ wstępnego traktowania kłosów niską temperaturą na efektywność androgenezy w kulturach izolowanych mikrospor pszenżyta (X Triticosecale Wittm.)

Stress was recognized as a major factor changing microspore development from a gamethophytic to a sporophytic pathway. Stress factors effectively inducing androgenesis in a wide spectrum of genotypes include high temperature, carbohydrate/nitrogen starvation and high-osmotic shocks. A low temperature treatment usually improve plant responsiveness, however in some cases, is not sufficient for embryogenesis initiation. Thus low temperature is not consider by some authors to be a true „stress factor”. In the experiment the effect of prolonged cold pretreatment of tillers on the effectiveness of androgenesis induction in isolated microspore cultures of hexaploid triticale (X Triticisecale Wittm.) was tested. In the study, two spring cultivars (cv. ‘Mieszko’ and cv. ‘Wanad’) varying in androgenic responsiveness were used. Prolongation of tillers cold pretreatment from 3 to 5 weeks, increased the number of microspores of 'Mieszko' isolated per spike from 5.8·10⁴ to 9.9·10⁴. It also promoted ELS development and its regeneration ability. ELS production increased more then 5-fold, when the number of regenerating ELS increased from 1.4% to 29%. At the same time, prolonged cold pretreatment of ‘Wanad’ tillers had no effect on the microspores yield received from one spike. Moreover, it reduced the number of produced ELS about 3-fold. Due to great variation among replicates the increase of ELS regeneration ability (from 2.8% to 24.5%) was not statistically significant. For both cultivars, the highest green plant regeneration percentage (24% and 8.2% for ‘Wanad’ and ‘Mieszko’, respectively) was noted after the longest cold pretreatment of tillers. However, the great variation among replicates made the comparison among treatments difficult for statistical analyses. Proper interpretation of the received results needs a further and more detailed examination.Powszechnie wiadomo, że stres jest jednym z najistotniejszych czynników decydujących o zmianie kierunku rozwoju mikrospor z gametofitowego na sporofitowy. Wśród czynników stresogennych, do najbardziej efektywnych i powszechnie stosowanych u wielu gospodarczo ważnych gatunków należą: wysoka temperatura, głód i szok osmotyczny. W wielu przypadkach czynnikiem istotnie podnoszącym efektywność procesu jest niska, dodatnia temperatura, jednakże dla niektórych genotypów stres wywołany działaniem niskiej temperatury nie jest wystarczający dla indukcji androgenezy. W prezentowanym doświadczeniu badano wpływ długości traktowania wstępnego kłosów na efektywność androgenezy w kulturach izolowanych mikrospor pszenżyta (X Triticosecale WlTTM). Badaniu poddano dwie odmiany pszenżyta jarego istotnie zróżnicowane pod względem zdolności do indukcji i regeneracji w androgenicznych kulturach in vitro. Wstępne traktowanie kłosów miało istotny, wielowymiarowy wpływ na efektywność androgenezy u badanych genotypów. U odmiany ‘Mieszko’ uznanej na podstawie wstępnych badań za odmianę o wysokim stopniu „oporności” w kulturach in vitro wydłużenie działania chłodu z 3 do 5 tygodni podniosło liczebność mikrospor uzyskiwanych w trakcie izolacji z jednego kłosa z 5,8·10⁴ do 9,9·10⁴. Niska temperatura stymulowała również rozwój struktur zarodko-podobnych (ELS) oraz regenerację uzyskanych struktur. Liczba ELS wzrosła średnio 5-krotnie, a udział regenerujących ELS wzrósł z 1,4% do 29%. Z kolei wydłużone działanie niskiej temperatury nie miało istotnego wpływu na liczebność mikrospor uzyskiwanych z jednego kłosa u odmiany ‘Wanad’, uznanej za podatną w kulturach in vitro. Co więcej, średnia liczba uzyskiwanych zarodków uległa ponad 3-krotnemu obniżeniu. Ze względu na silne zróżnicowanie pomiędzy kolejnymi powtórzeniami, obserwowana pod wpływem długiego działania niskiej temperatury, stymulacja regeneracji ELS (z 2,8% do 24,5%) nie była statystycznie istotna. U obu odmian, najwyższą liczbę (24% i 8,2%, odpowiednio dla odmiany podatnej i opornej w kulturach in vitro) zielonych roślin uzyskano jako efekt najdłuższego działania niskiej temperatury. Jednakże ponownie, silne zróżnicowanie w obrębie obiektów uniemożliwiło statystyczne udowodnienie uzyskanych efektów. Prawidłowa interpretacja uzyskanych wyników wymaga dalszych, bardziej szczegółowych badań

Wpływ stresu na indukcję androgenezy w kulturach izolowanych mikrospor pszenicy (Triticum aestivum L.)

The effect of various stress treatments (cold, heat, starvation) and its combinations on androgenesis induction in isolated microspore cultures of spring wheat (Triticum aestivum L.) was under the study. On the basis of our preliminary experiments, spring wheat cultivar Minaret recognized as responsive for androgenic development was selected and used in the study. The anthers were aseptically isolated from freshly cut or cold-pretreated (9-14 days at 4°C) tillers. The anthers were precultured in starvation B medium or rich AT3 medium at 5, 26 or 33°C. After 4 days, microspores were mechanically isolated and cultured in AT3 medium at a density 1 x 10⁵ microspores per cm³, at 26°C, in the dark. Well-developed embryos were transferred to solid 190-2 medium and cultured at 26°C, in the dim light. Cytological observations were done in 2-weeks intervals with inverted light microscope. The analysis of the number of spontaneously shed microspores and its cytological characterization conducted after 4-day anther pre-culture was a good indicator of culture androgenic potential. The effectiveness of androgenesis induction was depended on the type and sequence of stress treatments. The highest intensity of stress treatment (combination of cold pretreatment of tillers with heat and carbohydrate/nitrogen starvation stresses applied to anthers) induced the most effective androgenic development and as result a great number (about 100 per dish) of multicellular androgenic structures were formed. However, the final effect (the number of globular embryos big enough to be transferred onto regeneration medium) was not satisfying (max 50 embryos per dish). Cold shock applied both to tillers or anthers enhanced androgenic development and plant regeneration. The percentage of regenerating embryos ranging from 0 to 50%. However all regenerates were chlorophyll-lacking (albino) plants. In the control cultures (no stress treatment) microspores continued their normal gametophytic development.W przedstawionej pracy badano zdolności do rozwoju androgenicznego w kulturach izolowanych mikrospor pszenicy jarej poddanej działaniu różnych czynników stresowych. Ze świeżo ściętych lub uprzednio traktowanych chłodem kłosów (9-14 dni w 4°C) izolowano pylniki wykładając je na płynną pożywkę hodowlaną AT3 lub płynną pożywkę „głodową” B. Kultury umieszczano w temperaturze 5, 26 lub 33°C. Mikrospory izolowano mechanicznie i hodowano w pożywce AT3, w ciemności, w 26°C. Zregenerowane zarodki przenoszono na stałą pożywkę 190-2 i hodowano w 26°C. Hodowli towarzyszyły obserwacje cytologiczne wykonywane przy użyciu świetlnego mikroskopu odwróconego. W kulturach izolowanych mikrospor badanego genotypu pszenicy jarej, stres okazał się być czynnikiem niezbędnym dla zaindukowania rozwoju androgenicznego; mikrospory niepoddane działaniu stresu kontynuowały gametofityczną drogę rozwoju. Dobór czynnika indukującego stres wpływał znacząco na efektywność androgenezy i zdolności regeneracyjne zarodków. Wstępne traktowanie chłodem kłosów nie było czynnikiem niezbędnym dla zaindukowania androgenezy, jednakże niska temperatura działająca na kłosy i/lub izolowane pylniki wyraźnie podnosiła efektywność indukcji i zdolności regeneracyjne zarodków. Najbardziej efektywnym w indukowaniu androgenezy było połączenie działania stresu temperaturowego (33°C) ze stresem głodowym (20-100 wielokomórkowych struktur na obiekt). Liczba zarodków zdolnych do regeneracji wynosiła od 0 do 50%, jednakże nie uzyskano roślin zielonych