Ключевой молекулярный переключатель для контроля размера семян

Биологи из NUS обнаружили, что мобильный белок TERMINAL FLOWER1 (TFL1) является важным молекулярным переключателем, регулирующим развитие эндосперма и размер семян.

Развитие семени определяет эволюционную приспособленность растений и урожайность сельскохозяйственных культур. Среди различных параметров развития семени его размер — важная агрономическая характеристика. Знания о контроле размера семян у модельного растения Arabidopsis thaliana дают представление для молекулярной селекции сельскохозяйственных культур.

Исследовательская группа под руководством профессора Ю Хао обнаружила ключевой регулятор — TFL1. Этот белок служит ранее неизвестным мобильным сигналом, который может реагировать на поступление материнских сигналов в эндосперм, определяя размер семян-потомков.

После оплодотворения у цветковых растений формируются зародыш и окружающий его эндосперм — богатая питательными веществами ткань. Эндосперм пространственно делится на три домена: микропилярный, периферический и халазальный. Клеточная организация (процесс разделения на отдельные клетки) микропилярного и периферического эндосперма прекращает его пролиферацию. Это определяет объём полости семени для роста зародыша и контролирует конечный размер семени.

Халазальный эндосперм, расположенный близко к материнским сосудистым тканям, — единственная часть эндосперма, которая не образует отдельных клеток. Исследователи обнаружили, что TFL1 — это новый мобильный регулятор, вырабатываемый в халазальном эндосперме. Он перемещается в периферический эндосперм, чтобы контролировать размер семян под регуляцией группы малых GTP-связывающих Ras-родственных ядерных белков. В периферическом эндосперме TFL1 стабилизирует регулятор пути абсцизовой кислоты ABI5, опосредуя своевременное разделение клеток эндосперма и конечный размер семени.

Профессор Ю отметил: «Съедобные семена, такие как злаки, являются основным источником калорий и белка для человека. Размер семян у мутантов Arabidopsis с потерей функции TFL1 заметно увеличивается на 30% по сравнению с семенами дикого типа, что указывает на TFL1 как на ключевой молекулярный переключатель контроля размера семян. Биотехнологическое применение наших открытий открывает новые возможности для повышения урожайности сельскохозяйственных культур».