Дополнительная ДНК создает огурец только с женскими цветками

Спросите у исследователя растений, как определяется пол огурца, и вам ответят: "Это сложно". В зависимости от сложной смеси генетических и экологических факторов огурцы могут иметь семь разных полов. Некоторые высокоурожайные сорта огурцов производят только женские цветки, и новое исследование идентифицирует дупликацию гена, вызывающую эту необычную черту.

Исследование под руководством Чжанцзюня Фэя из Института Бойса Томпсона при Корнеллском университете и Санвэня Хуана из Китайской академии сельскохозяйственных наук в Пекине недавно появилось в The Plant Cell.

Голландские селекционеры используют преимущества "гиноцийных" сортов, производящих только женские цветки. При выращивании в богатых питательными веществами беспочвенных теплицах они дают огурец из каждого цветка, что значительно увеличивает урожай по сравнению с "однодомными" сортами, производящими оба типа цветков. Женские цветки должны быть опылены пыльцой мужского цветка, но, контролируя соотношение полов, производители могут значительно увеличить урожай.

"Если сравнить тепличное производство в Нидерландах, где используют растения с женскими цветками, с Китаем, где используют однодомные растения и обычные методы ведения сельского хозяйства, производство в Нидерландах примерно в 15 раз больше, чем в Китае", — сказал Фэй. Он объяснил, что фермеры в Китае не сажают гиноцийные огурцы, потому что питательных веществ в почве недостаточно для развития плодов на каждом цветке.

Хотя исследователи знали с 1960-х годов, что существует генетическая причина растений, несущих только женские цветки, точное местоположение и последовательность ответственного сегмента ДНК ранее были неизвестны.

Исследователи обнаружили дополнительную ДНК, скринируя последовательности генома из базовой коллекции из 115 различных линий огурцов. Они искали изменения, называемые структурными вариациями — большие области генома, которые отсутствуют, добавлены, перевернуты или дублированы. Они создали карту из 26 778 различных структурных вариаций, которые они обнаружили, некоторые из которых связаны с одомашниванием огурца. Анализы показывают, что в совокупности эти структурные вариации затрагивают более 1600 генов в геноме огурца.

"Оказалось, что мы нашли одну конкретную структурную вариацию, которая представляет собой дупликацию около 30 000 оснований. Эта дупликация была тесно связана с гиноцийностью", — сказал Фэй. "Для растений с женскими цветками существует большой потенциал для сельскохозяйственного производства".

Исследование основано на предыдущей работе Фэя, Хуана и коллег, которые сотрудничали в секвенировании исходного генома огурца, а позже опубликовали статью, идентифицирующую различия в одном основании, называемые SNP, между несколькими линиями огурцов.