Человеческий отбор по новому пептиду способствовал одомашниванию азиатского риса

Международная исследовательская группа под руководством Университета Нагои идентифицировала пептид, необходимый для развития остей у дикого риса, и показала, что человеческий отбор привел к его дисфункции у культивируемого азиатского риса.

В процессе одомашнивания диких злаков, таких как рис, для сельского хозяйства, со временем отбирался ряд признаков. К ним относятся прямостоячий рост, неосыпаемость семян и отсутствие остей — щетинок, растущих из колосков. Эти признаки характерны как для азиатского, так и для африканского культивируемого риса, несмотря на их географическую изоляцию, что говорит об их полезности для земледелия. Отсутствие остей облегчает посев, сбор и хранение семян. Было показано, что потеря развития остей произошла в результате человеческого отбора на разных наборах генов у азиатского и африканского риса, но механизм этого процесса был неясен.

Исследователи использовали метод генетического картирования и выявили регион на 8-й хромосоме риса, ответственный за удлинение остей в скрещивании безостых африканского и азиатского риса. Анализ региона идентифицировал ген RAE2, кодирующий белок, родственный растительным пептидам, контролирующим развитие. Пептид RAE2 оказался функциональным у культивируемого африканского риса, но дисфункциональным у культивируемого азиатского риса.

Сравнение аминокислотных последовательностей RAE2 с родственными пептидами других растений показало шесть остатков цистеина, формирующих особую структуру. Однако у безостой азиатской линии в пептиде отсутствовали два цистеина. «Мы сравнили последовательность ДНК RAE2 в разных популяциях риса и обнаружили богатый GC регион, склонный к вариациям, который кодирует белки с переменным числом остатков цистеина и разной длиной, — говорит первый автор Канако Бессё-Уэхара. — Эта вариация нарушает функцию белка и приводит к безостости у азиатского риса, но не у африканского». У последнего безостость связана с другим геном — RAE3.

Фермент SLP1 расщепляет незрелый пептид RAE2 в колоске риса, способствуя удлинению остей. «Мы предполагаем, что RAE2 связывается с рецептором, опосредуя удлинение остей, и может также индуцировать развитие сосудистых пучков, — говорит автор-корреспондент Мотойуки Асикари. — Наши результаты показывают, что ость можно использовать для изучения роли человеческого отбора в раннем земледелии и одомашнивании злаков».