Учёные раскрывают механизмы размножения полиплоидных растений

Исследование учёных из Гарвардского и Пердьюского университетов начинает раскрывать генетические механизмы, позволяющие некоторым растениям удваивать свои геномы и продолжать размножаться.

Многие растения, включая сельскохозяйственные культуры, в какой-то момент истории дублировали свои геномы, получая две или более копии инструкций для построения организма. Такие растения обычно не имеют проблем с размножением.

Однако когда учёные искусственно создают полиплоидов (организмы с тремя и более наборами хромосом), таким организмам часто сложно или невозможно размножаться половым путём. Возможность создавать полиплоидные культуры, такие как арахис, клубника, банан, рапс, хлопок, пшеница, позволила бы ускорить их селекцию.

"Машинерия, разделяющая геном во время полового размножения, предназначена для расхождения парных хромосом. Когда у вас четыре хромосомы, они не всегда делятся правильно", — объясняет Брайан Дилкс, соавтор исследования.

Учёные обнаружили вид Arabidopsis arenosa, который размножается как в диплоидной (2 набора хромосом), так и в тетраплоидной (4 набора) форме. Сравнив полные геномы растений, они выявили генетические различия между этими версиями.

Многие гены, участвующие в мейозе (делении клеток), отличались у тетраплоидов. В частности, ген Asynaptic1, контролирующий организацию хромосомных пар во время размножения, был мутирован у тетраплоидов.

95% исследованных тетраплоидов имели одинаковую мутацию в Asynaptic1, в то время как 95% диплоидов не имели этого варианта. Это указывает на роль данной мутации в адаптации мейотического аппарата к работе с четырьмя копиями генома.

"Мы изучаем механизмы, которые эволюция использовала для решения проблем, с которыми сталкиваются тетраплоидные растения", — говорит Дилкс.

Результаты также важны для медицины: аналогичные гены критичны для выживания тетраплоидных дрожжей и связаны с полиплоидными раковыми опухолями у человека.

Исследование опубликовано в журнале PLoS Genetics.