Ландшафтная геномика — одна из многих стратегий, используемых для выявления взаимосвязей между факторами окружающей среды и генетической адаптацией организмов в ответ на эти факторы, такие как климат и почва. [1] Ландшафтная геномика объединяет аспекты ландшафтной экологии , популяционной генетики и ландшафтной генетики . Последняя рассматривает, как особенности ландшафта влияют на структуру популяции и поток генов организмов во времени и пространстве. Область ландшафтной геномики отличается от ландшафтной генетики тем, что она не фокусируется на нейтральных генетических процессах, а рассматривает, в дополнение к нейтральным процессам, таким как дрейф и поток генов, явно адаптивные процессы, т. е. роль естественного отбора . [2]
Геномика популяций использует тесты на выбросы для определения генетической изменчивости, которые основаны на выявлении высокой генетической изменчивости в популяциях. [1] Однако в ландшафтной геномике можно обнаружить более тонкие формы генетической изменчивости. Кроме того, тесты на выбросы не направлены на выявление селекционных давлений со стороны местной среды, вызвавших генетическую изменчивость, и не способствуют этому. [1] Напротив, ландшафтная геномика направлена на выявление изменений в геноме, которые напрямую являются результатом местных факторов окружающей среды.
Ландшафтная геномика — относительно новая область, которая стала возможной благодаря недавним технологическим достижениям в генетическом картировании. Геномика — это изучение генома, иначе называемое совокупностью всех генов в одном организме. Ландшафтная генетика использует технологию, способную отслеживать 5-20 генетических маркеров одновременно, [3] тогда как технология продвинулась настолько, что теперь она способна картировать весь геном, включая дополнительные типы генетических маркеров. Ландшафтная геномика анализирует адаптивные маркеры, тогда как ландшафтная генетика анализирует только нейтральные маркеры. [3] Область геномики начала расти в 1970-х годах, когда AM Maxam и W. Gilbert открыли новую технологию, [4] и продолжила развиваться с широко признанным проектом «Геном человека» . Именно применение технологии и стратегий, используемых в геномике, к ландшафтной генетике создало область ландшафтной геномики. [3]
Ландшафтная геномика использует несколько областей исследования. Анализ ассоциаций окружающей среды используется для связывания адаптивных процессов и генетических маркеров с локальными факторами окружающей среды. [1] Часто это делается путем выбора одного фактора окружающей среды, например, солености воды или высоты. Затем непрерывные данные по этому фактору сопоставляются с данными о генетическом полиморфизме организма, обитающего в то же время и в том же месте, и затем можно провести анализ данных для обнаружения потенциальных корреляций. [1]
Секвенирование генов также необходимо для выявления генетических маркеров, которые необходимо изучать во взаимосвязи с факторами окружающей среды.
Ландшафтная геномика предоставила возможность изучить потенциальные последствия изменения климата на основе того, как организмы реагируют на изменение температуры и климата. В одном примере исследователи изучили несколько популяций черной ольхи и с помощью ландшафтной геномики обнаружили, что она очень хорошо адаптируется к изменениям температуры и широты. [5] Это имеет значимые последствия, поскольку может помочь исследователям предсказать, как черная ольха будет реагировать на изменение климата в будущем. [5] Вместе с дополнительными исследованиями экологической роли черной ольхи также можно предсказать, как изменится окружающая среда, окружающая популяции черной ольхи.