Учёные определили механизм развития плодов и семян у цветковых растений
Новое исследование учёных из Университета Мэриленда проливает свет на то, как именно цветковые растения развивают плоды и семена. Понимание этого процесса критически важно, поскольку обычные пищевые культуры — арахис, кукуруза, рис и клубника — являются плодами и семенами, происходящими из цветков.
Исследовательская группа под руководством профессора Чжунчи Лю идентифицировала ген AGL62, универсально присутствующий у всех цветковых растений, как триггер для начала производства плода и семени.
- Ген AGL62 стимулирует выработку важнейшего гормона роста растений — ауксина.
- После активации гена синтезированный ауксин запускает формирование семенной кожуры, эндосперма (часть семени, питающая зародыш) и плода.
- Роль ауксина в регуляции роста эндосперма особенно значима, так как влияет на размер зерна и увеличение плода.
«Уровень ауксина может ограничивать, насколько большим может вырасти эндосперм и сколько питательных веществ он накопит для зародыша растения, — пояснила Чжунчи Лю. — Больше ауксина может увеличить размер зерна и стимулировать рост плода».
Эксперимент на клубнике и роль опыления
Используя технику редактирования генов CRISPR, первый автор работы Лэй Го нарушил функцию гена AGL62 у растений клубники. В результате растения не смогли сформировать плоды и семена, что доказало критическую роль этого гена.
В природе именно опыление запускает ген AGL62, который, в свою очередь, инициирует производство ауксина — процесс, необходимый для оптимального развития плода и семени.
Значение для сельского хозяйства
Открытие взаимосвязи между геном и гормоном закладывает основу для потенциального применения биотехнологий. Теоретически это может позволить активировать AGL62 искусственно, минуя процесс опыления, и создавать так называемые «девственные» плоды (parthenocarpic fruits).
«Экстремальная жара губит как опылителей, так и саму пыльцу, поэтому изменение климата — серьёзный вызов, — отметила Чжунчи Лю. — Изучение гена AGL62 дало нам новое понимание того, как потенциально повысить продуктивность сельскохозяйственных культур».
Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications 9 июля 2022 года.