Происхождение генов, создающих цветы

Цветковые растения произошли от растений без цветков. Известно, что функция нескольких генов, называемых генами MADS-бокса, создает формы, характерные для цветков, такие как тычинки, пестики и лепестки. Также известно, что растения, не производящие цветков, такие как мхи, папоротники и зеленые водоросли, тоже имеют гены MADS-бокса. Однако до сих пор было плохо понятно, как гены MADS-бокса работают у растений без цветков. Чтобы понять механизм эволюции цветков, необходимо понять, как эти гены функционируют у бесцветковых растений.

Исследовательская группа под руководством профессора Мицуюсу Хасэбэ из Национального института фундаментальной биологии выяснила, что гены MADS-бокса контролируют подвижность сперматозоидов, а также деление и удлинение клеток стебля гаметофоров у мха Physcomitrella patens.

Аспирант исследовательской группы Сидзука Косимидзу сообщил: "У Physcomitrella patens есть шесть генов MADS-бокса, и мы проанализировали их функции, используя мох, в котором мы "сломали" эти шесть генов. У мха, потерявшего функцию всех генов MADS-бокса, жгутики сперматозоидов почти не двигались. Более того, в стебле увеличение длины препятствовало подаче воды к верхушке, где сперматозоиды плавают для оплодотворения. Гены MADS-бокса критически важны для оплодотворения двумя способами: они обеспечивают достаточное количество воды для плавания сперматозоидов и производят подвижные жгутики".

Профессор Хасэбэ сказал: "И гаметофор, и жгутики сперматозоидов были утрачены в процессе эволюции, когда цветковые растения адаптировались к сухой среде на суше. Исходя из этого, вероятно, что гены MADS-бокса, которые работали в гаметофоре и жгутиках сперматозоидов, стали ненужными, и цветок мог эволюционировать, повторно используя их для других функций. Интересно, что генетические регуляторные сети развития различаются между разными линиями растений, хотя у животных они относительно консервативны".

Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Nature Plants 3 января.