Ученые клонировали генный локус "полубезлисточковости" у мутантного гороха afila
Горох — четвертая по величине пищевая зернобобовая культура в мире. Среди классических мутантов гороха по листьям — unifoliata (uni), afila (af), tendril-less (tl), cocholeata (coch), stipule reduced (st).
В 1970-х годах селекционеры использовали мутацию af для создания "полубезлисточковых" сортов гороха, у которых все листочки превращаются в усики, но сохраняется пара нормальных прилистников. Эта мутация с тех пор широко используется во всем мире, однако генный локус AF до сих пор не был клонирован.
В исследовании, опубликованном в Physiologia Plantarum, ученые из Xishuangbanna Tropical Botanical Garden (XTBG) Китайской академии наук определили гены-кандидаты для классического мутанта гороха afila как PsPALM1a и PsPALM1b. Они также выяснили, как консервативный молекулярный регуляторный модуль AF-UNI (горох) / MPL1-CaLFY (нут) / PALM1-SGL1 (люцерна) опосредует различный морфогенез сложного листа.
- Фенотипический анализ мутанта afila показал, что все базальные боковые листья его сложных листьев превратились в усики, в то время как структура усика на верхушке не изменилась по сравнению с диким типом.
- Молекулярный анализ выявил, что локус AF тесно связан с двумя тандемно расположенными генами PsPLAM1a и PsPLAM1b. Оба кодируют транскрипционные факторы Cys(2)His(2) цинк-пальцевые белки, ортологичные ранее описанным PALM1 у люцерны колючей, MPL1 у нута и POP у водосбора.
- Гибридизация in situ показала, что PsPALM1a и PsPALM1b специфически высоко экспрессируются в базальных зачатках листьев ранних зачатков сложного листа, но слабо экспрессируются в верхней части зачатка (будущая зона развития усика) и в зачатках прилистников.
- Нокаут генов PsPALM1a и PsPALM1b с помощью индуцированного вирусом сайленсинга генов способствует превращению базальных боковых листьев в усики.
"Наше исследование дает новое понимание механизма формирования морфологического разнообразия сложных листьев в природе. Оно также предлагает важное теоретическое руководство и генетические ресурсы для молекулярной селекции и генетического улучшения признака полубезлисточковости у гороха", — сказал Хэ Лянлян из XTBG.