Влияние дупликации всего генома на метаболом растений

Дупликация всего генома (WGD) — распространённая мутация у растений с огромным эволюционным потенциалом. Хотя известно, что увеличение генетического материала может приводить к увеличению размера клеток, влияние умножения дозы генов на метаболом остаётся малоизученным.

Исследователи из VIB-UGent Center for Plant Systems Biology изучили это влияние на примере многокоренника обыкновенного (Spirodela polyrhiza). Результаты опубликованы в American Journal of Botany.

WGD — одно из самых масштабных генетических изменений, затрагивающее целые наборы взаимодействующих генов. Это влияет на дозо-чувствительные пути и создаёт потенциал для метаболомического разнообразия.

Метаболиты — прямые продукты клеточного метаболизма — являются ключевым связующим звеном между генотипом и сложными фенотипами. Они участвуют в биотических и абиотических взаимодействиях, защите от стрессов (соль, засуха, УФ-излучение) и других процессах.

Ключевые результаты исследования:

• Используя метаболомику, учёные впервые оценили эффект дозы генов на уровне метаболома в пересчёте на одну клетку.
• Средняя концентрация метаболитов на клетку увеличивается, хотя реакция отдельных метаболитов сильно варьирует.
• Этот эффект дозы частично нивелируется увеличением размера клеток, вызванным полиплоидией.
• WGD вызывает в основном количественные и, в меньшей степени, качественные изменения в метаболоме.

Выводы и перспективы:

«Непосредственные эффекты полиплоидии плохо изучены. Чтобы полностью их понять, необходимо больше сосредоточиться на воздействии на уровне клеток, особенно связанном с размером клетки», — говорит ведущий автор Квинтен Бафорт.

Технологии вроде пространственной транскриптомики и одноклеточной омики обладают огромным потенциалом для изучения этих клеточных эффектов.