Эволюционная загадка длиной в 125 миллионов лет

Современная геномика растений ушла далеко вперёд, но создание идеальной сельскохозяйственной культуры во многом остаётся игрой в рулетку. Одна и та же мутация ДНК в разных растениях не всегда даёт желаемый результат. Учёные из Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) нашли одну из причин.

Профессор CSHL и исследователь HHMI Закари Липпман с командой обнаружили, что томат и Arabidopsis thaliana могут использовать совершенно разные регуляторные системы для контроля одного и того же гена. Это различие связано с масштабными генетическими перестройками, произошедшими за 125 миллионов лет эволюции.

Метод исследования:

• Учёные с помощью редактирования генома создали более 70 мутантных линий томата и Arabidopsis thaliana.
• Каждая мутация удаляла участок регуляторной ДНК вокруг гена CLV3.
• Исследователи анализировали влияние каждой мутации на рост и развитие растения.

Результаты:

• При сильном нарушении регуляции CLV3 рост плодов резко усиливался.
• У томатов на размер плода сильно влияли мутации в начале гена CLV3, но не в конце.
• У Arabidopsis для аналогичного эффекта нужно было нарушить регуляцию вокруг обеих частей гена.

Это указывает на различное эволюционное развитие видов. Даниэль Сирен, ведущий автор исследования, поясняет: "CLV3 помогает растениям развиваться нормально. Нужно балансировать между ростом и урожайностью. Если у растения гигантские помидоры, но их всего два, это так же выгодно?"

Выводы и значение:

• Генетическая регуляция не едина для разных видов растений.
• Простая причина различий остаётся загадкой, так как общего предка больше не существует.
• Понимание этих различий может сделать генную инженерию сельскохозяйственных культур более предсказуемой, что важно для науки, фермеров и селекционеров во всём мире.

Исследование опубликовано в журнале PLoS Genetics.