Раскрыты генетические секреты вкуса гигантских одноклеточных водорослей "морской виноград"
Уми-будо ("морской виноград") — известный деликатес окинавской кухни. Эта водоросль состоит из зелёных пузырьков, которые лопаются во рту. Исследователи из Окинавского института науки и технологий (OIST) выявили ключевые особенности экспрессии генов в уми-будо, что проливает свет на эволюцию её морфологии и может помочь фермерам улучшить культивирование.
Уникальная структура и неожиданные генетические различия
Весь таллом уми-будо длиной до 30 см представляет собой одну гигантскую клетку с множеством ядер. Несмотря на отсутствие физических барьеров, исследование показало различия в экспрессии генов между ветвями (фрондами) и столонами — структурами, аналогичными листьям и стеблям растений.
Учёные из Marine Genomics Unit (OIST) под руководством профессора Нориюки Сато выделили и секвенировали mRNA из образцов, выращенных в кооперативе рыбаков Онна. На основе ранее расшифрованного генома (9 311 белок-кодирующих генов) они проанализировали уровни экспрессии:
- 1 027 генов были активнее в фрондах.
- 1 129 генов — в столонах.
Сходства с наземными растениями
Исследование выявило функциональное разделение:
- Во фрондах активнее гены, связанные с метаболизмом, дыханием и фотосинтезом (аналогично листьям растений).
- В столонах активнее гены репликации ДНК и синтеза белков.
Особое внимание уделили генам путей растительных гормонов, которых у морского винограда больше, чем у наземных растений. Их разнообразие экспрессии было выше во фрондах.
"Несмотря на то, что наземные растения и зелёные водоросли разошлись миллиард лет назад, они независимо эволюционировали схожие механизмы регуляции и развития", — отметила первый автор исследования доктор Аска Аримото.
Перспективы для сельского хозяйства и науки
Полученные данные могут помочь окинавским фермерам:
- Улучшить методы выращивания для получения большего количества съедобных пузырьков (фрондов).
- Вывести сорта, более устойчивые к засухе, высокой температуре и изменению солёности, через изучение сигнального пути абсцизовой кислоты (ABA), отвечающего за реакцию на стресс.
Изучение таких необычных одноклеточных организмов, как уми-будо, также помогает раскрыть общие принципы развития и эволюции у различных видов растений и водорослей.
Источник: Исследование опубликовано в журнале Development, Growth and Differentiation 11 ноября 2019 года.