Механизм цветения китайской капусты

Китайская капуста относится к семейству культур, которым для цветения необходимо воздействие низких температур в течение определенного периода. Ученым удалось комплексно идентифицировать длинные некодирующие РНК (IncRNA), которые экспрессируются при временном (четыре недели) воздействии холода на китайскую капусту. Известные IncRNA, участвующие в реакции на холод у Arabidopsis thaliana, не существуют в китайской капусте, что указывает на ее собственный независимый механизм цветения.

Исследование провела группа под руководством Намико Нисиды (Университет Кобе) и Дэниела Ши (Университет Ниигаты). Результаты опубликованы 26 июня в онлайн-издании Scientific Reports.

Роль IncRNA в яровизации

Яровизация — это явление, при котором растениям необходим период холода для зацветания. Оно наблюдается у многих подвидов Brassica rapa L., включая китайскую капусту, которая растет зимой и цветет весной. IncRNAs (длиной более 200 нуклеотидов) связаны с этим процессом.

Эксперимент и анализ

Команда выделила общие РНК из листьев капусты, выращенной:

  1. Две недели при 22°C.
  2. Две недели при 22°C + четыре недели при 4°C.

С помощью RNA-секвенирования были выявлены изменения в экспрессии IncRNAs после холодового воздействия.

Ключевые результаты

  • Были обнаружены комбинации мРНК и NATs (естественные антисмысловые транскрипты, тип IncRNA), которые одинаково меняли экспрессию при низких температурах. Это указывает на связь NATs с изменениями в экспрессии мРНК при холодовой обработке.
  • При поиске IncRNAs, индуцируемых холодом в локусах BrFLC, был обнаружен NAT BrFLC2as. Его структура и паттерн экспрессии были схожи с ключевой IncRNA A. thaliana — COOLAIR. Однако такой схожести не было найдено для BrFLC1, BrFLC3 или BrFLC5.
  • Важнейший вывод: IncRNAs COLDAIR и COOLWRAP, которые у A. thaliana рекрутируют PRC2 комплекс (важный для подавления цветения), не были идентифицированы в китайской капусте. Это говорит о том, что у китайской капусты рекрутирование PRC2 комплекса к локусу FLC при низких температурах происходит по иному механизму.

Значение и перспективы

Экспрессия IncRNA в китайской капусте индуцируется не из локуса FLC, что указывает на механизм цветения, отличный от модели A. thaliana. Следующий шаг — выяснить, как именно PRC2 комплекс рекрутируется к локусу FLC при холодовой обработке. Раскрытие полного механизма яровизации через гены FLC может способствовать селекционному разведению китайской капусты.