Содержимое пыльцевой трубки увеличивает семена без оплодотворения
Учёные из Института трансформативных биомолекул (ITbM) Университета Нагои открыли, что содержимое пыльцевой трубки (PTC) может вызывать увеличение семязачатка и формирование семенной кожуры без слияния спермиев и яйцеклеток. Это новое явление названо POEM (pollen tube-dependent ovule enlargement morphology).
Ключевое открытие
- Ранее считалось, что увеличение семязачатка происходит только после оплодотворения.
- Эксперименты с мутантами Arabidopsis thaliana показали, что
высвобождение PTC в семязачаток (без оплодотворения) приводит к:
- Делению и увеличению клеток семязачатка (в среднем в 2.5 раза).
- Формированию семенной кожуры.
- В некоторых случаях — к образованию эндосперма.
Значение исследования
- Новый этап в размножении растений: Обнаружен неизвестный ранее шаг между направленным ростом пыльцевой трубки и оплодотворением, где PTC играет ключевую роль.
- Потенциал для сельского хозяйства: В
неблагоприятных условиях (жара, тайфуны) процент оплодотворения падает,
что снижает урожай.
- Если выделить ключевые молекулы в PTC, ответственные за POEM, можно будет стимулировать образование эндосперма (основной съедобной части у риса, кукурузы, пшеницы) без оплодотворения.
- Эксперимент показал: при высвобождении PTC в семязачаток частота автономного образования эндосперма возрастала с менее 3% до 50%.
Детали эксперимента
- Анализ экспрессии генов показал, что в неоплодотворённых семязачатках, принявших PTC, активируются гены, отвечающие за деление клеток, их расширение и формирование семенной кожуры (но не гены эмбриона или эндосперма).
- Использование мутантов с контролируемым разрывом пыльцевых трубок подтвердило прямую связь между высвобождением PTC и увеличением семязачатков.
Перспективы
Текущая цель исследователей — идентифицировать конкретные молекулы в PTC, которые запускают POEM. Это открыло бы путь к созданию культур, способных формировать семена в неблагоприятных климатических условиях.