Новый источник гибридной силы кукурузы

Исследователи из Университета Иллинойса, ассоциированный профессор Стив Мус и его аспирант Уэс Барбер, возможно, обнаружили новый источник гетерозиса, или гибридной силы, у кукурузы. Они изучают малые РНК (sRNAs) — класс двуцепочечных молекул РНК длиной от 20 до 25 нуклеотидов.

Гетерозис — это повышенная жизнеспособность, устойчивость к болезням и другие превосходные качества, возникающие при скрещивании генетически различных растений. Учёные спорят о его источниках с начала 1900-х годов. Ранее преобладала модель, связывавшая гетерозис с одним геном или взаимодействием нескольких генов, но она не объясняла всё.

«Мы подумали, что, возможно, важно остальные 85% генома кукурузы», — сказал Мус.

Малые РНК, открытые в 1998 году, функционируют иначе, чем белок-кодирующие гены. «Каждый прорыв в генетике заставлял искать в нём ключ к разгадке гибридной силы. Это мы и сделали с малыми РНК», — пояснил Мус. Они участвуют в регуляции роста и «управляют» другими генами, что соответствует описаниям гетерозиса.

Учёные проанализировали малые РНК из проростков и развивающихся початков гибридов кукурузы — быстрорастущих тканей, программирующих рост. Обработав «поток» из 50 миллионов точек данных, они выявили ключевые различия.

Оказалось, что различия в основном обусловлены тем, что гибриды наследуют от каждого родителя разные малые интерферирующие РНК (siRNAs) — подкласс sRNAs, которые подавляют экспрессию генов. Гибридизация не создаёт новых siRNAs, но у гибридов их популяция сложнее, так как они получают разные siRNAs от обоих родителей.

Более того, различия в родительских siRNAs происходят в основном из повторов — результата активности ретротранспозонов. «Это новый источник генетического разнообразия, который упускали из виду», — отметил Барбер.

«Мы не говорим, что гены не важны. Но, вероятно, изменение свойств кукурузы в гибридной ситуации опосредовано и малыми РНК в дополнение к генам», — заключил Мус.

Эта работа может помочь в выборе инбредных линий кукурузы для скрещивания. «Если мы сможем немного "подкрутить" растение, чтобы оно делало то, что уже делает, быстрее или больше, это может стать преимуществом», — сказал Мус.