Исследование раскрывает происхождение сперматозоидов растений

Международная команда ученых обнаружила происхождение древнего генетического механизма, необходимого для фертильности растений.

Исследование под руководством профессора Такаси Араки (Университет Киото) и профессора Фредерика Бергера (Институт молекулярной биологии растений Грегора Менделя, Вена) с участием 25 ученых показало, как ген DUO1, контролирующий образование сперматозоидов в пыльцевых зернах цветковых растений, также используется примитивными наземными растениями для производства свободно плавающих сперматозоидов.

Ключевые выводы:

• Ген DUO1 возник у харовых водорослей — древней группы водорослей, отделившейся от наземных растений более 700 миллионов лет назад.
• Простое изменение в последовательности гена DUO1 позволило предкам наземных растений производить мелкие подвижные сперматозоиды для повышения шансов оплодотворения в водной среде.
• Сравнение последовательностей DUO1 у примитивных растений (печеночников, мхов) и пресноводных водорослей выявило небольшие генетические изменения. Они позволили белку DUO1 распознавать новую последовательность ДНК и контролировать сеть генов, необходимую для создания плавающих сперматозоидов.
• Печеночники с мутированным геном DUO1 оказались бесплодными из-за неспособности производить активные сперматозоиды.

Эволюционная адаптация:

Роль DUO1 адаптировалась к условиям жизни на суше:

• У печеночников DUO1 необходим для образования жгутиков сперматозоидов.
• У цветкового растения Arabidopsis thaliana (резуховидка Таля) сперматозоиды не плавают. Они доставляются к яйцеклетке по пыльцевой трубке. В этом случае DUO1 контролирует специализированную сеть генов, необходимую для слияния сперматозоида и яйцеклетки.

Профессор Дэвид Твелл (Университет Лестера): «Обнадеживает, что ключевое событие в эволюционной истории сперматозоидов растений было отслежено благодаря международному сотрудничеству».

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications: «MYB transcription factor neo-functionalization is associated with evolution of sperm differentiation in plants».