Генетическая основа махровых цветов раскрывает эволюцию покрытосеменных

Махровые цветы, такие как пион Pink Double Dandy, петуния Double Peppermint, лилия Doubled Strawberry Vanilla и большинство роз, — это мутанты. Их пышные лепестки развиваются вместо органов полового размножения (тычинок и пестиков), что делает цветы стерильными.

Генетическое нарушение, вызывающее эту мутацию, в 1990-х годах помогло ученым идентифицировать гены, ответственные за нормальное развитие половых органов у модельного растения Arabidopsis thaliana.

Теперь исследователи впервые доказали, что тот же класс генов работает у представителя более древней линии растений — Thalictrum thalictroides (ветреница лютиковая). Это позволяет заглянуть дальше в эволюционное развитие цветков.

Ключевые открытия:

• Функция этих генов, определяющих идентичность органов, оказалась высоко консервативной. Это означает, что ген эссенциален, и его функция сохранилась, несмотря на миллионы лет эволюции и образование новых видов.
• У мутанта Double White ученые обнаружили часть транспозона ("прыгающего гена") внутри гена, влияющего на развитие репродуктивных органов. Белок, производимый мутантным геном, короче, чем у дикого типа, и, предположительно, не может нормально взаимодействовать с другими белками.
• Для проверки гипотезы исследователи использовали метод вирус-индуцированного сайленсинга генов, чтобы "выключить" нормально функционирующий ген у дикого растения. Полученный цветок был очень похож на мутант Double White.

Значение исследования:

• Работа выявляет генетическую и биохимическую основу махровости у Thalictrum, что указывает на класс генов, вероятно, ответственных и за другие широко распространенные махровые сорта.
• Результаты могут быть интересны селекционерам: зная конкретный ген, можно целенаправленно создавать махровые формы.
• Изучение более древней линии растений (семейство Ranunculaceae), сестринской по отношению к эвдикотам (к которым относится 70% современных цветковых), помогает понять, как изменения в развитии привели к диверсификации цветков — ключевой инновации, позволившей покрытосеменным эволюционировать вместе с опылителями.