Раскрыт механизм развития колосков у ячменя
Архитектура соцветия злаковых культур, таких как ячмень, в значительной степени регулируется активностью и судьбой меристем, что критически важно для формирования количества цветковых структур и, следовательно, урожая зерна.
Колоски являются основной репродуктивной единицей соцветий злаков. Идентичность и детерминированность многих меристем частично определяются группой генов, экспрессирующихся специфично на границах органов. Эти гены могут формировать локальные сигнальные центры, регулирующие судьбу и активность соседних меристем.
В данном исследовании охарактеризован мутант развития колоска ячменя extra floret-a (flo.a). Мутант flo.a формировал дополнительные колоски и сросшиеся цветковые чешуи из-за дефектного установления границ органов, которые отделяют меристемы (например, меристему соцветия или зачатки колосков) от развивающихся органов.
Ключевая роль гена HvALOG1
Ген HvALOG1 играет ключевую роль в поддержании архитектуры соцветия ячменя. С одной стороны, локализованный на границах органов белок ассоциирован с сигналами, обеспечивающими правильное развитие колосковой меристемы (неклеточно-автономно). С другой стороны, он контролирует формирование границ между цветковыми органами (автономно).
«Мы показали, что мутации в HvALOG1 приводят к образованию дополнительных колосков и связаны со сращением цветковых органов из-за неправильного формирования границ», — говорит Гоцзин Цзян, первый автор исследования.
Консервативный механизм у злаков
Идентификация и функция гена ALOG-1 пшеницы во время развития колоска, описанная в совместно опубликованной статье Gauley, показывает, что ALOG-1 пшеницы не экспрессируется в колосковой меристеме, но его мутация также приводит к появлению лишних колосков, что согласуется с эффектом, обнаруженным у ячменя.
«Наши совместные результаты раскрывают важный и консервативный механизм, с помощью которого ALOG1 определяет детерминированность колосковой меристемы и поддерживает характерное колосовидное соцветие злаков трибы Triticeae», — говорит профессор Торстен Шнурбуш.
Значение для науки и селекции
«Наше исследование дает новое представление о функции членов семейства ALOG в регуляции активности меристем и развития соцветий у ячменя», — добавляет Шнурбуш. — «Эти открытия могут способствовать пониманию молекулярных механизмов, лежащих в основе развития соцветий, и иметь значение для улучшения сельскохозяйственных культур».
Исследование опубликовано в журнале Current Biology.