Роль белков DELLA в цветении винограда оказалась уникальной
Переход от вегетативной к репродуктивной стадии у растений регулируется внутренними и внешними сигналами. Виноград (Vitis vinifera L. cv. Pixie) представляет собой уникальный случай: мутация в белках DELLA усиливает превращение усиков в соцветия, что расходится с типичной для DELLA ролью подавления цветения у однолетних растений.
Хотя белки DELLA регулируют рост растений, взаимодействуя с различными генами и сигналами среды, конкретные механизмы и гены-мишени VvDELLA1, которые способствуют цветению винограда (в отличие от его обычной рост-сдерживающей функции у других видов), требуют дальнейшего изучения.
В журнале Fruit Research была опубликована статья "Transcriptome analysis unveils a potential novel role of VvAP1 in regulating the developmental fate of primordia in grapevine".
Чтобы изучить дифференциальную экспрессию генов, вызванную мутацией gain-of-function в VvDELLA1 у карликовых мутантов винограда L1, было проведено профилирование РНК-секвенированием (RNAseq) верхушек побегов четырёх мутантных сортов и дикого типа Pinot Meunier. Пробы собирали с растений, выращенных гидропонным методом более двух лет.
Попарное сравнение каждого мутанта с диким типом выявило тысячи дифференциально экспрессируемых генов (DEGs) во всех сортах. Значительная часть этих DEGs была общей для трёх или четырёх мутантов, что указывает на устойчивый паттерн дифференциальной экспрессии, связанный с мутацией VvDELLA1.
Анализ показал широкий диапазон изменений экспрессии среди DEGs: у некоторых она отличалась от дикого типа до 550 раз. GO-анализ показал, что up-regulated DEGs вовлечены в фундаментальные клеточные процессы и пути биосинтеза, а down-regulated DEGs — в процессы защиты и размножения.
Исследование также сфокусировалось на генах пути гиббереллинов (GA). Были отмечены значительные регуляторные паттерны, в частности, существенная down-регуляция генов GA2ox, что указывает на ключевую роль VvDELLA1 в GA-опосредованных путях. Важно, что позитивный регулятор цветения VvAP1 и ингибиторный фактор VvTFL1a были значительно down-регулированы у мутантов, что подчёркивает сложность регуляции уникального для винограда развития цветка.
Исследование генов GA-пути и регуляции цветения подтверждает центральную роль VvDELLA1 в модуляции этих путей, нарушении обычных паттернов роста и стимулировании необычного развития соцветий у карликовых мутантов L1.
В заключение, это исследование даёт представление о сложных регуляторных механизмах, нарушенных мутацией VvDELLA1. Оно подчёркивает влияние мутации на пути цветения и гормонального ответа, углубляя понимание уникальных процессов развития винограда и ключевой роли VvDELLA1 в отклонении этих процессов от типичных паттернов, наблюдаемых у других растений.