Исследование раскрывает механизм формирования тройчатого листа у бобовых растений
Листья растений демонстрируют большое разнообразие форм, которые можно разделить на два типа: простые листья с одной пластинкой и сложные листья с несколькими единицами, называемыми листочками. Ключевой вопрос для биологов развития растений — молекулярный механизм, лежащий в основе разнообразия форм сложных листьев в ходе эволюции.
Medicago truncatula служит одной из ключевых моделей для изучения развития сложных листьев, имеющих типичный тройчатый узор. В предыдущих исследованиях был охарактеризован мутант palmate-like pentafoliata1 (PALM1), у которого развивались листья с пятью листочками, расположенными в пальчатом узоре. Однако молекулярные механизмы, лежащие в основе разнообразия узоров сложных листьев и регуляции морфогенетической активности, оставались неизвестными.
В исследовании, опубликованном в последнем выпуске Nature Plants, учёные из Тропического ботанического сада Сишуанбаньна (XTBG) Китайской академии наук показали, что тройчатый узор листа у модельного бобового растения Medicago truncatula контролируется белком BEL1-подобного гомеодомена pinnate-like pentafoliata1 (PINNA1).
Исследователи установили, что мутант pinna1 формировал сложные листья с пятью листочками, расположенными перисто, в то время как двойной мутант palm1-pinna1 давал сложные листья более высокого порядка, состоящие из двух порядков и в сумме до 13 листочков.
Более того, транскрипционный, in vivo и in vitro биохимический анализ показал, что белок гомеодомена BELL (BLH) PINNA1 взаимодействует с цинковым пальцем C2H2 белком palmate-like pentafoliata1 (PALM1), чтобы определять пространственно-временную экспрессию гена single leaflet1 (SGL1) и связанную с ней морфогенетическую активность в процессе формирования тройчатого узора.
«Наши результаты демонстрируют, что PINNA1 эволюционно консервативен у двудольных растений», — сказал профессор Чэнь Цзянхуа, руководитель исследования.
«Это исследование раскрывает механизм формирования тройчатого узора листа и проливает свет на механизмы, генерирующие разнообразные формы листьев», — добавил профессор Чэнь.