Ученые определили генетический механизм, ответственный за разнообразие листьев растений
Листья растений сильно различаются по форме, размеру и сложности. Эти вариации играют ключевую роль в адаптации и выживании растений в разных условиях.
В исследовании, опубликованном в январе 2024 года в журнале Current Biology, лаборатория Чжунчи Лю из Университета Мэриленда определила два ключевых регуляторных пути, участвующих в развитии листьев у трех типов растений земляники с разной структурой листьев.
Как работают механизмы
Два пути, управляемые генами, которые экспрессируют сложность листа (цельный лист против нескольких листочков) или краевые признаки (гладкий против зубчатого края), поочередно формировали листья с течением времени:
- Путь, управляемый геном сложности листа, может определять развитие у растения земляники одинарных листьев вместо обычного трифолиатного (трехдольного) паттерна.
- По мере созревания растения путь, управляемый геном краевых признаков, может ингибировать ген CUC2 (ответственный за рост и деление растительных клеток) и ограничивать глубину зубцов листа.
В процессе роста растения пути работают вместе, активируя или ингибируя ген CUC2, что приводит к разнообразным формам растений.
Практическое значение
Связь между временным воздействием этих путей и конечной структурой листа можно использовать, чтобы помочь растениям адаптироваться к более широкому диапазону условий:
- Увеличение биомассы земляники может поддержать большее производство плодов.
- Более зубчатые листья могут означать более высокую устойчивость к холоду.
- Более широкие и гладкие листья могут улучшить выживаемость в теплых местах.
Эксперименты с Arabidopsis показали сходную регуляцию краевых признаков листа, что позволяет предположить, что эти механизмы формирования могут применяться и ко многим другим растениям.
Понимание того, как растения контролируют форму листьев, дает новые инструменты для помощи растениям в противостоянии жаре, другим климатическим условиям и более эффективному сохранению воды.