Гены, ответственные за разницу в окраске цветков львиного зева, идентифицированы
Львиный зев (Antirrhinum majus) — высокое, привлекательное растение, цветущее в диапазоне ярких цветов. В Испании, где львиный зев растёт в дикой природе, наблюдается удивительная закономерность в окраске цветков: при движении по дороге из Барселоны в Пиренеи сначала цветут растения с пурпурными цветками, а затем их сменяет популяция с жёлтыми цветками. Эти популяции разделяет всего двухкилометровая зона, где цвета смешиваются. Такие гибридные зоны у львиного зева встречаются редко.
Учёные из Института науки и технологий Австрии (IST Austria) и Университета Вены в сотрудничестве с молекулярными генетиками из Центра Джона Иннеса в Норвиче исследовали причины этой закономерности. В статье, опубликованной в PNAS, они сообщают, что идентифицировали гены, ответственные за разницу в окраске цветков, на основе данных последовательности ДНК.
Как нашли гены
Исследователи сравнили последовательности геномов 50 растений каждого цвета и измерили степень их расхождения между пурпурной и жёлтой популяциями. Построив статистическую меру расхождения, они обнаружили в геноме «острова» — участки, которые сильнее различаются между популяциями, чем остальной геном. У львиного зева эти острова соответствуют генам, отвечающим за окраску цветков. В работе основное внимание уделено двум таким генам, определяющим пурпурный пигмент и расположенным близко друг к другу в геноме.
Почему сохраняется чёткая граница
Полевые наблюдения и эксперименты в IST Austria показали, что пчёлы предпочитают опылять цветки наиболее распространённого в популяции цвета. В пурпурных популяциях они опыляют в основном пурпурные цветки, а в жёлтых — жёлтые. Этот отбор в пользу наиболее частого типа поддерживает резкость гибридной зоны и предотвращает обмен генами, сцепленными с генами окраски цветков.
Причины расхождения популяций
Исследователи выявили две причины расхождения популяций по генам окраски:
- Действие отбора: новые варианты генов окраски, делающие цветки более привлекательными для пчёл, получили преимущество и быстро распространились в популяциях, оставив чёткий сигнал в последовательностях ДНК.
- Гены как барьер: гены окраски цветков сами стали барьером для генного обмена. Любые гены, расположенные рядом или между ними, не могут легко обмениваться между популяциями, поэтому область генома вокруг этих генов становится более различной.
Как отметил Ник Бартон, это исследование стало результатом многолетней работы, сочетающей полевые исследования, популяционную генетику, генетические скрещивания и анализ экспрессии генов.