Новое исследование раскрывает механизмы эволюции растений

Исследование выявило генетический механизм, регулирующий размножение растений, что может стать инструментом для создания более урожайных сельскохозяйственных культур.

В работе, опубликованной в журнале Science, учёные из Университета Монаша и их коллеги из Японии и США впервые идентифицировали конкретный ген (KNOX2), который регулирует переход между стадиями жизненного цикла наземных растений.

Отличие поколений у растений

В отличие от животных, растения существуют в чередующихся поколениях с разной формой: гаплоидным (с одним набором хромосом) и диплоидным (с двумя наборами). У животных диплоидное поколение — это наше тело, а гаплоидное ограничено половыми клетками (яйцеклетками или сперматозоидами). У растений оба поколения могут быть крупными и сложно устроенными.

Эксперимент с геном KNOX2

Удалив ген KNOX2 у мха, профессор Джон Боумен и доктор Кейко Сакакибара обнаружили, что это заставляет диплоидное поколение развиваться как гаплоидное — явление, называемое апоспорией. Аналогичная мутация у человека означала бы превращение всего нашего тела в яйцеклетки или сперматозоиды.

Эволюционное значение

Результаты поддерживают теорию, согласно которой сложное диплоидное тело растений стало эволюционным новшеством. Исследование даёт представление о том, как сформировались два сложных поколения у наземных растений.

Потенциал для сельского хозяйства

Мутация в этом гене заставляет растение «пропускать» поколение. Это открывает путь к инженерии апомиксиса — процесса, при котором растение производит семена клонально, минуя гаплоидную стадию и сохраняя все характеристики материнского растения (например, высокую урожайность гибрида).

Понимание молекулярных основ размножения и регуляции смены поколений может предоставить инструменты для создания апомиксиса, что стало бы прорывом, особенно для развивающихся стран.