Новые формы листьев у резуховидки Таля
Исследователи из Института селекции растений Общества Макса Планка в Кёльне определили, как ключевые гены развития влияют на рост клеток, создавая различия в форме листьев. В исследовании, опубликованном в Cell, ученые смогли заставить резуховидку Таля (Arabidopsis thaliana), обычно образующую простые листья, выращивать листья, похожие по сложности на листья резуховидки волосистой (Cardamine hirsuta).
- Сходство на старте: Все листья развиваются из почек, состоящих из нескольких клеток. Первые часы после формирования почки листья обоих видов растут сходным образом. Общий для обоих видов набор генетических правил заставляет медленно и быстрорастущие клетки чередоваться по краю листа, что позволяет формировать выросты.
- Различие на финише: Затем виды производят разные формы. Резуховидка волосистая начинает развивать отдельные листочки, а резуховидка Таль формирует лишь мелкие зубцы по краю.
- Роль ключевых генов: Эти различия вызваны двумя
регуляторными генами, активными только у резуховидки волосистой:
- Ген RCO локально замедляет рост клеток вокруг растущих выростов, делая их гораздо глубже.
- Ген STM контролирует рост шире, замедляя созревание клеток и позволяя им дольше продолжать направленный рост, что приводит к формированию крупных листочков.
- Комбинация обоих эффектов приводит к образованию сложного листа.
Экспериментальное подтверждение: Ученые включили гены RCO и STM в нужное время и в нужном месте в листовой почке резуховидки Таля. Это привело к формированию сложного листа вместо обычного простого. "Это был впечатляющий эксперимент, немного похожий на превращение хвостовых перьев воробья в перья павлина", — говорит руководитель исследования Михалис Циантис.
Значение и перспективы: Результаты важны для понимания того, как гены изменяют количество, направление и продолжительность роста для получения окончательной формы у разных видов. Предварительные данные также указывают, что в определенных условиях сложные листья могут эффективнее использовать углекислый газ (CO2), чем простые. Таким образом, преобразование простых листьев в сложные путем управления их ростом потенциально может повысить урожайность некоторых сельскохозяйственных культур.