Учёные открыли регуляторный путь, меняющий способ деления клеток у растений

Международный консорциум учёных, включающий фрайбургского биолога растений профессора Томаса Лаукса, обнаружил регуляторный путь, превращающий обычные соматические клетки растений в половые клетки (гаметы) для размножения. Результаты опубликованы в журнале Science.

В отличие от животных, растения не формируют отдельную специализированную клеточную линию (зародышевый путь) для будущих гамет на ранних стадиях эмбриогенеза. Вместо этого половые клетки растений образуются de novo из соматических клеток в репродуктивных органах цветка — тычинках и пестиках. Для этого выбранные клетки меняют режим деления с митоза (пролиферация с сохранением числа хромосом) на мейоз (редукционное деление с уменьшением числа хромосом и генетической рекомбинацией). Растения эволюционно выработали стратегии для такого переключения в нужном месте и в нужное время.

Лаукс и коллеги идентифицировали несколько генов у модельного организма Arabidopsis thaliana, которые дают стартовый сигнал для перехода от митоза к мейозу. Отправной точкой для открытия стали мутанты, у которых в каждом семязачатке формируется несколько половых клеток вместо одной.

Ключевым элементом нового пути является ограничение активности транскрипционного фактора WUSCHEL, который команда Лаукса ранее идентифицировала как важный регулятор плюрипотентных стволовых клеток, способных развиться в любой тип клеток организма. Участие WUSCHEL в формировании половых клеток предоставляет молекулярное доказательство давней гипотезы, основанной на палеоботанических исследованиях: репродуктивные семязачатки и апикальная меристема побега эволюционировали из одного предкового органа у древних растений. Новый регуляторный механизм показывает, как растения ограничивают переход к программе половых клеток, чтобы формировалась лишь одна такая клетка, а окружающие клетки выполняли другие функции.