Расшифрован геном морского винограда: ключ к эволюции растений и сельскому хозяйству

Исследователи из Окинавского института науки и технологий (OIST) впервые расшифровали полный геном водоросли umi-budo (морской виноград), популярного продукта питания и сельскохозяйственной культуры на Окинаве, Япония. Исследование, опубликованное 28 февраля 2019 года в журнале DNA Research, раскрывает генетические основы уникальной формы этого организма и предоставляет инструменты для помощи фермерам в его культивировании.

Геномные секреты текстуры "пути-пути"

Морской виноград — это одноклеточный организм, образующий сложную структуру с центральным стеблем и мелкими зелеными пузырьками. При поедании эти пузырьки издают характерный хруст, описываемый японской ономатопеей "puchi puchi".

Расшифровка высококачественного генома показала, что у морского винограда присутствует расширенный набор генов, унаследованных от общего предка зеленых растений. Среди них ключевую роль играют:

  • Гены регуляторов ядерного транспорта: эти белки контролируют перемещение информации между ядром и цитозолем клетки. В одноклеточном морском винограде они позволяют разным ядрам в одной клетке получать специфические сигналы, что и дает возможность формировать сложную форму без разделения на отдельные клетки.
  • Дополнительные гены гомеобоксных белков: эти белки действуют как "переключатели", активируя или деактивируя ключевые гены, которые регулируют физическое развитие организма.

Именно эти генетические особенности позволяют одноклеточной водоросли приобретать свою характерную гроздевидную форму.

Помощь фермерам и экологии

Расшифровка генома имеет практическое значение:

  • Для фермеров: Генетические данные помогут диагностировать причины плохого роста культуры. "Наши геномные данные могут показать им, какие гены вызывают такие проблемы", — говорит первый автор исследования доктор Асука Аримото.
  • Для экологии: Исследование может помочь в сдерживании распространения родственных видов зеленых водорослей, которые являются инвазивными и вытесняют местные виды в Средиземном море и Пацифике.

В будущем команда Морского геномного подразделения OIST планирует изучить экспрессию генов на протяжении всего жизненного цикла морского винограда, что поможет оптимизировать его выращивание как на Окинаве, так и в других регионах, где начинают культивировать этот вид.