Учёные раскрыли тайну полового размножения растений
Биологи из Университета Лестера раскрыли механизм, лежащий в основе полового размножения растений.
Исследователи обнаружили пару белков, которые производятся цветковыми растениями и жизненно важны для формирования спермиев внутри пыльцевого зерна.
Уже было известно, что цветковым растениям, в отличие от животных, для успешного оплодотворения требуется не одна, а две спермии: одна сливается с яйцеклеткой, образуя зародыш, а вторая — с центральной клеткой, образуя питательный эндосперм семени.
Загадка этого процесса «двойного оплодотворения» заключалась в том, как одно пыльцевое зерно производит два спермия.
Новое исследование лаборатории Твелла в Университете Лестера, опубликованное в престижном журнале The Plant Cell, обнаружило пару генов DAZ1 и DAZ2, необходимых для формирования двойных спермиев. Растения с мутантными версиями этих генов производят пыльцу с единственным, неспособным к оплодотворению спермием.
Учёные показали, что DAZ1 и DAZ2 контролируются белком DUO1, который действует как «главный выключатель». DUO1 и гены DAZ1/DAZ2 работают в тандеме, управляя генной сетью, которая гарантирует формирование пары фертильных спермиев внутри каждого пыльцевого зерна.
Интересно, что DAZ1 и DAZ2 выполняют свою роль, взаимодействуя с известным белком-репрессором TOPLESS, который действует как «тормоз» для нежелательной генной активности, которая в противном случае остановила бы производство спермиев и семян. Хотя TOPLESS выполняет множество функций у растений, ранее его не связывали с образованием спермиев.
Профессор Дэвид Твелл, руководивший исследованием, отметил: «Мы часто принимаем как данность половое размножение растений и его роль в нашей жизни. Это сложный процесс, который изучается научно уже более века, и только сейчас мы начинаем понимать лежащие в его основе механизмы».
Открытие генов DAZ1 и DAZ2, играющих ключевую роль в мужской фертильности, потенциально может быть применено в разработке новых методов селекции растений для предотвращения нежелательного переноса генов между культурами или от культур к диким видам.
Это новое знание также создаёт генетические инструменты и новые способы анализа влияния стрессовых факторов окружающей среды на репродуктивный процесс. В будущем такая информация может стать всё более важной для выведения улучшенных культур, сохраняющих урожайность в условиях меняющегося климата.