Самоопыление и самобесплодность: как ученые обошли генетическую защиту

Многие растения, являясь гермафродитами, не способны завязывать плоды от собственной пыльцы. Часто это считают чертой плодовых деревьев, но, как гласит наука, эта особенность присуща многим другим растениям. Тем не менее, исследователям из Бирмингемского университета удалось найти способ вернуть растениям возможность самоопыления.

Как уже было отмечено, самобесплодность в растительном мире встречается довольно часто. И не случайно: она необходима для того, чтобы растения обменивались между собой наследственной информацией, поддерживая генетическое разнообразие. Наблюдения за цветками дикого мака показали, что растение способно распознавать и уничтожать собственную пыльцу, попавшую на женскую часть цветка. Таким образом потомство, полученное исключительно от двух разных растений, будет более сильным и устойчивым.

Исследовательская группа под руководством Нони Франклин-Тонг изучили генетическую основу этого явления и получила довольно интересные результаты.

Свой опыт группа проводила на виде Arabidopsis thaliana, который часто используется как модельное растение. Специально для эксперимента была выведена самобесплодная линия, чтобы отследить, какой ген отвечает за неспособность растений к самооплодотворению.

В ходе наблюдений группа обнаружила ген, при удалении которого растение восстанавливало возможность самоопыляться. Ученые назвали этот ген «Горец» в честь бессмертного воина из фильма 1986 года. Как выяснилось, этот ген кодирует белок PGAP1, который есть у всех многоклеточных организмов, в том числе и у человека. Этот белок относится к семейству GPI-APS, которое играет ключевую роль в усилении врожденного иммунитета за счет усиления взаимодействия между определенными белками. Результаты исследования дают основания полагать, что механизм, блокирующий самооплодотворение, мог развиться из процессов, защищающих растение от патогенов.

У модифицированных растений не было явных дефектов развития, но была полностью устранена самобесплодность и наблюдалась высокая способность к самоопылению. Дальнейшая работа, основанная на проведенном исследовании, может быть использования как для создания самобесплодных сортов (что достаточно часто требуется в селекции), так и для преодоления генетических барьеров и открытия у растений способности к самоопылению.