Идентифицирован генетический механизм, контролирующий окраску лепестков лотоса

Лотос (Nelumbo) — базальный эвдикот, имеющий сельскохозяйственную и декоративную ценность. Это водное растение семейства Nelmbonaceae, представленное всего двумя видами: N. lutea с жёлтыми цветками и N. nucifera с красными или белыми цветками. Несмотря на важность окраски для декоративного лотоса, её генетическая основа до конца не была изучена.

Исследователи под руководством профессоров Ян Мэй и Ян Дон из Уханьского ботанического сада Китайской академии наук идентифицировали ген NnMYB5 как ключевой, контролирующий окраску лепестков N. nucifera. Для этого использовали картирование локусов количественных признаков и секвенирование по пулам (BSA).

Исследование опубликовано в Plant Physiology под названием "Transcription factor NnMYB5 controls petal color by regulating GLUTATHIONE S-TRANSFERASE2 in Nelumbo nucifera".

Анализ транскриптома, а также эксперименты с двойной люциферазой и одно-гибридной дрожжевой системой показали, что NnMYB5 напрямую активирует ген-транспортёр антоцианов GLUTATHIONE S-TRANSFERASE2 (NnGST2).

Исследование демонстрирует, что делеция размером 80 т.п.н., захватывающая ген NnMYB5 в белых лепестках N. nucifera, инактивирует экспрессию NnGST2, тем самым блокируя накопление антоцианов.

Эта причинная мутация, ведущая к дефициту антоцианов у белого N. nucifera, отличается от мутации у N. lutea, которая вызвана псевдогенизацией NnMYB5. Это указывает, что две независимые мутации в гене NnMYB5 контролируют вариацию окраски у видов лотоса.

Результаты дают новое понимание регуляторной роли NnMYB5 в накоплении антоцианов в лепестках N. nucifera и устанавливают регуляторную связь между NnMYB5 и геном-транспортёром антоцианов NnGST2. Кроме того, работа объясняет, что в основе окраски цветков у Nelumbo лежат две независимые мутации в гене NnMYB5.