Время решает всё — даже для растений
Исследователи из Института селекции растений Общества Макса Планка (Кёльн, Германия) изучили, как возникают различные формы листьев в пределах одного вида — резушки волосистой (Cardamine hirsuta). Они обнаружили, что ключевую роль в этом процессе играет скорость развития растения.
Ключевое открытие
- Ген-регулятор: Ген FLC, известный как регулятор времени цветения, оказался главным фактором, влияющим на форму листа.
- Механизм: Различные аллели (варианты) гена FLC определяют количество его продукта. Это влияет на скорость развёртывания всей программы развития растения — явление, известное как гетерохрония.
- Результат: Растения с менее активным аллелем FLC (линия Ox из Оксфорда) цветут раньше, имеют укороченный жизненный цикл и раньше формируют сложные «взрослые» листья с большим количеством листочков.
Экспериментальные данные
Учёные провели скрещивание двух линий растений (Wa из Вашингтона и Ox из Оксфорда) и QTL-анализ.
- Пятый розеточный лист у растений с оксфордским аллелем имел 7 листочков, а у растений с вашингтонским — только 5.
- Разные аспекты формы листа (например, форма листочков) меняются с разной скоростью, что создаёт большее разнообразие фенотипов.
Эволюционное и практическое значение
- Эволюция формы: Изменение скорости развития (старения) всего растения может быть простым эволюционным механизмом для создания нового разнообразия форм листьев в пределах вида.
- Скоординированность процессов: Тесная связь развития листа и скорости развития может влиять на формирование семян. Растения с ранним цветением и недостаточно развитыми листьями (мало листочков) формировали семена с меньшим весом, что указывает на возможный дефицит ресурсов.
Вывод
Разнообразие форм листьев у резушки волосистой основано не на локальных изменениях роста, а на глобальном «вмешательстве» в скорость старения всего растения через регуляцию гена FLC.