Экспансины управляют гетеробластией листьев у папоротника Ceratopteris chingii

Гетеробластия — это траектория развития, при которой растения претерпевают быстрые онтогенетические изменения ряда признаков, например, переход от ювенильных листьев к взрослым. Это явление помогает растениям адаптироваться к неоднородности среды и служит примером адаптивной эволюции.

Хотя механизмы гетеробластии изучены у некоторых водных семенных растений, они оставались малоисследованными для диморфизма стерильных и фертильных листьев у водных папоротников.

Чтобы понять молекулярный механизм, регулирующий гетеробластию листьев у Ceratopteris chingii, исследователи из Уханьского ботанического сада Китайской академии наук (CAS), Хубэйского экологического политехнического колледжа и Гентского университета изучили транскриптомы спорофиллов и трофофиллов с помощью полногеномного секвенирования PacBio и RNA-seq Illumina.

Сравнительный анализ выявил дифференциально экспрессируемые гены, вовлечённые в пути, связанные с репродукцией и составом клеточной стенки. Среди них гены экспансинов составили большинство в значительно обогащённых терминах Gene Ontology.

Результаты опубликованы в журнале BMC Biology в статье "Expression divergence of expansin genes drive the heteroblasty in Ceratopteris chingii".

Реконструкция филогении генов экспансинов выявила четыре отдельные филогенетические группы этих генов у 19 видов растений — от зелёных водорослей до семенных растений. Ко-экспрессионный анализ показал, что паттерны экспрессии сильно различаются как внутри видов, так и между ними.

Таким образом, специфические регуляторные взаимодействия и связанные с ними паттерны экспрессии генов экспансинов сыграли важную роль в формировании гетеробластических листьев у Ceratopteris chingii.