Несмотря на то, что эволюция привела к множеству различий, многие растения функционируют одинаково. Теперь новое исследование выявило различные генетические стратегии, которые различные виды цветковых растений используют для достижения одинакового статус-кво.
У цветковых растений стволовые клетки имеют решающее значение для выживания. Под влиянием факторов окружающей среды стволовые клетки определяют, как и когда будет расти растение. Независимо от того, нужны ли растению глубокие корни, более высокие стебли или больше листьев и цветов, именно стволовые клетки производят новые клетки для этой работы.
Вот почему слишком много или слишком мало стволовых клеток может нарушить рост растения.
За все это отвечает «основная генетическая схема, присутствующая во всех цветковых растениях», - говорит профессор CSHL и исследователь HHMI Зак Липпман.
В статье, опубликованной в журнале Nature Genetics, Липпман и профессор CSHL Дэвид Джексон описывают генетические механизмы, гарантирующие, что «глубоко консервативная цепь стволовых клеток» поддерживает некоторую функцию, даже если в сигнальном белке, называемом CLV3, возникают дефекты. рецептор, с которым он взаимодействует, CLV1.
«Эти игроки имеют решающее значение для обеспечения того, чтобы растение имело нужное количество стволовых клеток на протяжении всей жизни, и мы обнаружили, что существуют резервные системы, которые срабатывают, когда эти игроки скомпрометированы случайными мутациями», - объясняет Липпман..
Исследователи определили, что, хотя цепи стволовых клеток необходимы для цветковых растений, системы генетического резервирования могут сильно различаться от растения к растению.
Если ген, производящий CLV3, нарушен в результате мутации, например, в томате, родственный ген заменит его. Однако команда Джексона обнаружила, что в случае с кукурузой два гена работают параллельно, чтобы произвести необходимый сигнальный белок.
«Мне нравится сравнивать его с гребной лодкой», - добавляет Липпман. «В помидоре два человека, которые могут грести, но гребет только один. Но если основной гребец повредит руку, второй человек может взяться за весла. В кукурузе оба гребут все время, хотя и не обязательно с равными А в случае с Arabidopsis [кресс-салат] у вас есть один основной гребец, поддерживаемый семью, восемью или девятью другими гребцами в лодке, и похоже, что только у одного есть полноразмерное весло. Остальные просто используют очень маленькие весла».
«Мы были удивлены, увидев такие большие различия, - говорит Джексон, - но, оглядываясь назад, мы обнаруживаем силу эволюции в поиске новых способов защиты важнейших цепей развития».
По словам Джексона, Липпмана и их коллег, понимание этих видоспецифичных стратегий защиты ключевых генетических взаимодействий будет иметь важное значение для достижения «разумного дизайна сельскохозяйственных культур» и использования редактирования генома для повышения производительности и устойчивости сельского хозяйства.