Садовые и горшечные растения с белыми пятнами на листьях настолько популярны, что их специально отбирают по этому признаку. Международная исследовательская группа обнаружила новую мутацию у растения Lotus japonicus, из-за которой на листьях появляются белые пятна. Эти результаты могут быть важны для улучшения садовых и горшечных растений.
Известно лишь несколько мутаций растений, дающих растения с белыми пятнами на листьях, и они известны, прежде всего, у небольшого растения кресс-салата (арабидопсис), поэтому селекционеры заинтересованы в выведении новых видов.
В молекулярной группе растений в Департаменте молекулярной биологии и генетики в Орхусе исследователям удалось найти новую мутацию, которая может вызывать появление белых пятен. У них есть коллекция из более чем 100 000 линий растений, где так называемый ретротранспозон вставил новые копии в геном, создав таким образом мутации. Ретротранспозон спонтанно стал активным у Lotus japonicus, который исследовательская группа использует в качестве модельного растения в своих исследованиях. Группа определила, где новые копии ретротранспозона вошли в геном в разных линиях. Однако мутанты меньше, так как у них не развиты хлоропласты в белых пятнах, где они не могут использовать энергию солнечного света для создания своих сахаров.
При скрининге этой популяции на наличие мутантов с интересной внешностью были обнаружены две линии, дающие красивые пятнистые листья. Исследователи смогли определить мутацию, стоящую за этим внешним видом. Мутация была обнаружена в гене снежной семядоли 2 (Sco2). Мутант в соответствующем гене арабидопсиса уже известен, но здесь было известно только то, что, как указывает название мутанта Snowy Cotyledon, он дает белые семядоли (первые два листа).
Международное сотрудничество привело к результатам
Датские исследователи затем установили сотрудничество с исследователями, которые являются экспертами в области фотосинтеза и хлоропластов в Копенгагенском университете и Университете Людвига-Максимилиана в Мюнхене. Им удалось показать, что при выращивании соответствующего мутанта из арабидопсиса в условиях освещения в течение нескольких часов листья становились значительно меньше. В дополнение к отсутствию хлорофилла и каротиноидов некоторые белки фотосинтеза у мутантов sco2 также были скудными.
Некоторые белки в хлоропласте производятся из наследственных генов в самом хлоропласте, в то время как другие белки (например, Sco2) производятся из ДНК в ядре растительной клетки, а затем импортируются в хлоропласт. Ранее преобладала теория, согласно которой пятнистость листьев возникает из-за дисбаланса между количеством определенных хлоропластных белков, закодированных в ядре, и хлоропластных белков, закодированных в хлоропластах. Мутант sco2, по-видимому, не вписывается в эту теорию. Следовательно, необходимо разработать новые идеи о том, как возникают пятнистые листья у мутанта sco2.
Помимо мутанта sco2, в Орхусе были выделены другие новые мутанты Lotus japonicus с пятнистыми листьями, которые в будущем будут использованы для получения более полной картины того, как возникают пятнистые листья у растений. Это может указать новые пути улучшения декоративных растений. Белки хлоропластов имеют решающее значение для роста всех растений, поэтому результаты также важны для понимания того, как функционируют хлоропласты в целом.