Пектин — ключевой компонент клеточной стенки для репродуктивного развития риса

Новое генетическое исследование риса, проведённое профессором Хироаки Иваи и его командой из Университета Цукубы, показало, что пектин играет жизненно важную роль в репродуктивном развитии растений. Это открытие может иметь серьёзные последствия для создания новых сортов сельскохозяйственных культур.

Пектин — это углевод, который служит важным строительным блоком клеточных стенок наземных растений. Клеточные стенки выполняют множество функций, включая придание формы и структуры органам растения, а также участие в межклеточной коммуникации. Ранее уже была показана важность пектина для развития и роста растений, а также для их взаимодействия со стрессорами, такими как патогены.

«Очевидно, что пектин критически важен для клеточных стенок и, следовательно, для развития растения, но его роль в репродуктивном развитии, особенно женских репродуктивных тканей, была мало изучена», — поясняет профессор Иваи. — «Мы сосредоточились на гене OsPMT16, который отвечает за адгезивные свойства пектина. Удалив этот ген у некоторых растений риса, мы смогли сравнить структуру женских репродуктивных тканей у растений с геном и без него».

Исследование показало, что клеточные стенки вегетативных тканей в среднем содержали ~5% пектина, тогда как клеточные стенки пестика (женской репродуктивной ткани) содержали ~43%. Ген OsPMT16 был сильно экспрессирован в пестике, но почти не проявлялся в корнях, стеблях или листьях. Кроме того, у мутантного риса без этого гена наблюдалась задержка вегетативного роста по сравнению с интактным растением, а его фертильность снизилась на 12%.

«Мы обнаружили мало различий в специфическом морфогенезе — биологическом процессе, определяющем форму тканей и органов, — между репродуктивными органами двух типов риса», — говорит профессор Иваи. — «Тем не менее было очевидно, что пестик растений без гена OsPMT16 демонстрировал аномальные и дезорганизованные ткани. Это показывает, что модификации пектина, обеспечиваемые этим геном, необходимы для нормального развития пестика и, следовательно, повышения фертильности риса».

Результаты работы команды также могут быть применены для селекционного улучшения, направленного на устранение семян в плодах путём стимулирования женской стерильности, а также могут иметь другие последствия для предотвращения распространения генов генетически модифицированных и отредактированных на уровне генома культур.