Понимание архитектуры соцветий у земляники лесной даёт инструменты для улучшения урожая

Цветки у растений обычно расположены в разветвлённые скопления — соцветия. Поскольку цветки производят семена и плоды, архитектура соцветия — уровень ветвления и итоговое количество цветков на каждой ветви — играет центральную роль в продуктивности сельскохозяйственных культур.

Земляника лесная — удобная модель для биологических исследований. Учёные из Университета Хельсинки исследовали генетические механизмы, регулирующие архитектуру её соцветий. С помощью трансгенных растений они определили функции генов, влияющих на сложность соцветий.

"Мы исследовали, как уровень ветвления варьируется в соцветиях земляники и, как следствие, влияет на урожай ягод", — говорит профессор Тимо Хютонен.

Исследователи показали, что развитие соцветия диктуется меристемами — небольшими точками роста на кончиках побегов. Меристема может либо завершиться цветком, либо произвести новые меристемы для формирования ветви. Время этих событий влияет на итерации ветвления, итоговое число цветков и, в конечном счёте, количество ягод.

Соцветия земляники сочетают две системы ветвления — моноподиальную главную ось и симподиальные боковые ветви — и ботанически известны как тирсы. Развитие архитектуры тирса ранее не изучалось ни у одного растения.

"Наше открытие показывает, как архитектура тирса у земляники возникает из геометрически различных меристем, и как два антагонистически функционирующих гена регулируют судьбу этих меристем", — объясняет докторант Сергей Лембинен.

В сотрудничестве с учёными-компьютерщиками из Университета Калгари молекулярные данные были интегрированы в вычислительную модель для создания виртуальных растений. Модель помогает понять сложные взаимодействия, влияющие на архитектуру соцветий, и объясняет обширную вариабельность, задокументированную ботаником Джорджем Дэрроу почти век назад.

"Это исследование даёт нам инструменты для геномной селекции у генетически более сложной земляники садовой", — отмечает профессор Хютонен.

Исследование опубликовано в The Plant Cell.