Международный научный консорциум, в состав которого входит биолог из Фрайбурга профессор доктор Томас Лаукс, открыл регуляторный путь, который превращает обычные соматические клетки растений в зародышевые клетки для полового размножения. Исследователи недавно опубликовали свои выводы в научном журнале Science..
В отличие от людей и животных, растения не выделяют специализированную клеточную линию (зародышевую линию) для будущего производства гамет в ходе раннего эмбриогенеза. Вместо этого зародышевые клетки растений образуются de novo из соматических клеток в репродуктивных органах цветков, тычинках и плодолистиках. С этой целью выбранные клетки переключают свой режим клеточного деления с митоза, пролиферации клеток, сохраняющей число хромосом, на мейоз, деление, которое уменьшает число хромосом и где происходит генетическая рекомбинация. Поэтому растения развили стратегии, позволяющие соматическим клеткам переключаться на судьбу зародышевой линии и делать это в нужном месте и в нужное время.
Ло и его коллеги идентифицировали несколько генов в модельном организме Arabidopsis thaliana, которые дают начальный сигнал для переключения с митозы на мейоз. Отправной точкой для результатов, представленных в Science, являются мутанты, которые создают несколько зародышевых клеток вместо одной в каждой яйцеклетке. Ключевым моментом недавно открытого пути является ограничение активности транскрипционного фактора WUSCHEL, который несколько лет назад группа Лаукса идентифицировала как важный регулятор плюрипотентных стволовых клеток, способных развиваться в клетки любого типа в организме. Участие WUSCHEL в создании зародышевых клеток является открытием, которое предоставляет молекулярные доказательства давней гипотезы, выведенной из палеоботанических исследований, о том, что репродуктивные семязачатки и меристема побега произошли от одного и того же органа-предшественника у древних растений. Недавно обнаруженный регуляторный механизм показывает, как растения могут ограничивать переключение на программу зародышевой клетки, так что появляется только одна зародышевая клетка, а окружающие клетки берут на себя другие задачи.