Как древний предок кукурузы отказывается от скрещивания

Новое исследование под руководством Мэтью Эванса из Института Карнеги, опубликованное в Nature Communications, раскрывает механизм, который поддерживает генетическую обособленность кукурузы (маиса) от её древнего предка — теосинте.

Видообразование требует изоляции. У растений такую генетическую изоляцию могут обеспечивать особенности, которые препятствуют успешному оплодотворению «женского» пестика одного вида «мужской» пыльцой другого вида.

Около 9000 лет назад маис был одомашнен из теосинте в долине реки Бальсас в Мексике. Некоторые популяции этих двух злаков могут скрещиваться. Однако другие, растущие в одних районах и цветущие одновременно, почти не образуют гибридов.

Известно, что кластер генов Tcb1-s — один из трёх, обусловливающих несовместимость между этими редко гибридизирующими популяциями маиса и теосинте. В отличие от двух других, он встречается почти исключительно у дикого теосинте. Он содержит как мужские, так и женские гены, которые кодируют способность дикого теосинте отвергать пыльцу маиса.

У совместимых растений пыльцевая трубка прорастает к яйцеклетке. Однако, когда пыльца маиса попадает на пестик (шелк) дикого теосинте, этого не происходит.

Эванс и его коллеги показали, что женский ген Tcb1 кодирует белок, способный модифицировать клеточные стенки, вероятно, делая пыльцевые трубки маиса менее эластичными и не позволяя им достичь яйцеклеток теосинте. Если трубки не могут дорасти до яйцеклеток, оплодотворение невозможно.

Более того, поскольку пыльца теосинте может оплодотворять собственное растение, исследователи полагают, что мужские гены Tcb1 кодируют способность, позволяющую пыльце теосинте преодолевать этот барьер.

«Большинство растений, зависящих от опыления ветром или водой, а не птицами или насекомыми, имеют низкое видовое разнообразие, — отметил Эванс. — Но не злаки, что делает их эволюционную историю особенно интересной».