Раскрыта генетическая основа гермафродитизма у винограда — ключевого признака одомашнивания

Специалисты по растениям из Калифорнийского университета в Дейвисе определили генетическую основу определения пола у виноградной лозы, одной из древнейших и самых ценных культур в мире.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, профессор виноградарства и энологии Дарио Канцу и ведущий автор работы, постдокторант Мелани Массонне, предлагают новую модель эволюции пола до и во время одомашнивания винограда около 8000 лет назад. Их работа может найти широкое применение в селекции винограда и других видов растений.

Все дикие виды винограда (род Vitis) являются двудомными: мужские и женские цветки расположены на разных растениях. Мужские особи несут цветки с редуцированными пестиками, а женские лозы имеют цветки с отогнутыми пыльниками и тычинками, производящими стерильные пыльцевые зерна.

Только один вид Vitis, культурный виноград Vitis vinifera ssp. vinifera, вернулся к гермафродитизму, что привело к появлению лоз с обоеполыми цветками, имеющими как функциональные пестики, так и тычинки.

Сравнение генов определения пола у дикого и культурного винограда

Чтобы раскрыть молекулярные механизмы, связанные с определением пола, исследователи собрали геномы двух женских и трех мужских диких виноградных лоз, а также пяти гермафродитных культурных образцов, включая геном сорта Каберне Совиньон в масштабе хромосом. Они сравнили структуру локуса определения пола, его последовательность и гены между мужскими, женскими и гермафродитными особями.

«Беспрецедентный объем данных, полученных здесь, поддерживает модель определения пола, в которой рецессивные мужские и доминантные женские стерильные мутации у предковых гермафродитных особей привели к возникновению современных двудомных диких видов, а редкое событие рекомбинации во время одомашнивания привело к гермафродитизму у культурных виноградных лоз», — пояснил Канцу.

Исследователи предполагают, что женские особи возникают из-за рецессивной делеции в гене, необходимом для прорастания пыльцы, в то время как мужские лозы появляются в результате доминантной мутации во втором гене, приводящей к женской стерильности.

Полученные результаты и примененные методы особенно ценны для селекции винограда и для углубления понимания определения пола у винограда и других видов растений.