Група дослідників ідентифікує специфічні гени, відповідальні за придушення росту квіток кукурудзи
Група дослідників з Массачусетського університету в Амхерсті нещодавно оголосила про відкриття генетичних зв'язків, що визначають формування квітів. Це відкриття розкриває давню загадку-звідки в світі стільки різних видів квітів? - і проливає яскраве світло на темний кут еволюції. Дослідження також демонструє силу методу під назвою "пряма генетика " у розкритті таємниць природи.
"Квіти дивовижні", - говорить Мадлен Бартлетт, професор біології університету Массачусетса в Амхерсті і старший автор статті, нещодавно опублікованої в Proceedings of the National Academy of Sciences . "Всі вони складаються з тих самих компонентів, але у нас є така неймовірна різноманітність, від кукурудзяних кистей до орхідей. Ми хочемо знати, як одні і ті ж кілька частин створюють такі абсолютно різні форми».
Давно відомо, що за морфологічне розмаїття кольорів частково відповідає процес, званий «запрограмованої загибеллі клітин». Запрограмована загибель клітин-це генетичний механізм, який навмисно знищує деякі клітини - саме тому у людей немає перетинчастих пальців-і він працює в плодолистках квітів або структурах, що несуть насіння, в серцевині квітки. Величезна різноманітність квіток визначається тим, які частини росту квітки пригнічені, і, зокрема, один ген, відомий як GRASSY TILLERS1 (GT1), впливає на придушення росту плодолистка у кукурудзи. Але це не єдиний ген, що регулює процес, і до цих пір нікому не вдавалося ідентифікувати інші, які взаємодіють з GT1 для придушення плодолистків кукурудзи.
Зосередивши увагу на квітках кукурудзи — подумайте про качан кукурудзи або розгалужений пензлик на верхівці рослини кукурудзи — команда під керівництвом Гаррі Кляйна, яка завершила це дослідження в рамках своєї докторської дисертації у галузі біології рослин в університеті Массачусетса в Амхерсті, а тепер в Інституті раку Дана-Фарбер, розробили інноваційний експеримент для виявлення інших генів, що регулюють придушення плодолистка за допомогою GT1. В основі їх експерименту лежить метод, відомий як "пряма генетика", який являє собою спосіб роботи в зворотному напрямку від відомого формування квітки або фенотипу — в даному випадку мутував квітки кукурудзи, викликаного генетичною зміною в загибелі клітин. Процес - до конкретної мутації, що викликає утворення цього мутанта.
За словами Бартлетта, знайти специфічні гени, що керують будь-якою індивідуальною рисою, все одно що "знайти голку в стозі сіна", тому Кляйн провів серію геномних аналізів складного геному кукурудзи. В результаті Кляйн і його співавтори виявили, що інший ген, RAMOSA3 (RA3), також відіграє життєво важливу роль у запрограмованій загибелі клітин плодолистка кукурудзи. Це здивувало Кляйна і його колег, тому що раніше вважалося, що RA3 відіграє роль тільки в тому, як розгалужуються рослини. Але виявляється, що RA3 є плейотропним, що означає, що він впливає більш ніж на одну ознаку.
Відкриття команди не тільки говорить нам більше про еволюцію життя на Землі, але й має значення для прикладної науки про селекцію рослин, оскільки квіти дають людям все, від яблук і горіхів до кукурудзи в качанах, яка перетворилася в літній час в основний продукт на більшій частині території США.
Це дослідження було підтримано Національним науковим фондом, Національним інститутом продовольства та сільського господарства Міністерства сільського господарства США, Массачусетським університетом, товариством Макса Планка, Фондом Лотти м. Кребтрі та Інститутом прикладних наук про життя (IALS) університету Массачусетса в Амхерсті також міждисциплінарний досвід 29 факультетів кампуса університету Массачусетса в Амхерсті для перетворення фундаментальних досліджень в інновації, які приносять користь здоров'ю і благополуччю людини.
Також читайте: