Обнаружена скрытая генетическая связь, управляющая формированием цветков

Исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте обнаружили генетические взаимосвязи, управляющие формированием цветков. Это открытие решает давнюю загадку о происхождении огромного разнообразия цветов в мире и проливает свет на эволюционные механизмы.

Цветки построены из одних и тех же компонентов, но демонстрируют невероятное разнообразие форм — от метёлок кукурузы до орхидей. Ключевую роль в этом морфологическом разнообразии играет процесс запрограммированной клеточной смерти, который целенаправленно устраняет определённые клетки (аналогичный процесс отвечает за отсутствие перепонок между пальцами у человека).

В центре цветка находятся плодолистики (карпели) — структуры, несущие семязачатки. Известно, что ген GRASSY TILLERS1 (GT1) влияет на подавление роста карпелей у кукурузы, но он не действует в одиночку. До сих пор не были идентифицированы другие гены, взаимодействующие с GT1 в этом процессе.

Команда под руководством Гарри Клейна использовала инновационный подход «прямой генетики» (forward genetics). Этот метод позволяет, отталкиваясь от известного фенотипа (в данном случае — мутантного цветка кукурузы с нарушенным процессом клеточной смерти), найти конкретную генетическую мутацию, вызвавшую это изменение.

Проведя серию геномных анализов сложного генома кукурузы, исследователи обнаружили, что ещё один ген — RAMOSA3 (RA3) — также играет жизненно важную роль в запрограммированной клеточной смерти карпелей кукурузы. Это стало неожиданностью, поскольку ранее считалось, что RA3 влияет только на характер ветвления растений. Оказалось, что этот ген является плейотропным, то есть влияет более чем на один признак.

Открытие не только углубляет понимание эволюции жизни, но и имеет значение для прикладной селекции растений, поскольку цветки дают человеку всё — от яблок и орехов до кукурузы в початках.