Правильная геометрия листочков важна для их движения у бобовых

Большинство видов бобовых имеют сложные листья, состоящие из нескольких соединённых единиц — листочков. Геометрия листочков (пространственная структура и организация) во многом определяет форму сложного листа, что широко признано у модельных видов со сложными листьями.

Предыдущие исследования в основном фокусировались на роли пульвинуса (листовой подушечки) в движении листьев. До сих пор было очень мало информации о вкладе других элементов сложного листа, например, геометрии листочков, в это явление.

В исследовании, опубликованном в New Phytologist, команда профессора Чэнь Цзянхуа из Сишуанбаньнаского тропического ботанического сада (XTBG) провела масштабный прямой генетический скрининг и полногеномное повторное секвенирование в популяциях мутантов модельного бобового растения Medicago truncatula, помеченных ретротранспозоном Tnt1.

Они обнаружили, что у двух аллельных мутантов M. truncatula, у которых листочки не смыкались ночью, был нарушен ген MtDWF4A, кодирующий цитохром P450, ортологичный белку DWARF4 у Arabidopsis.

Комбинация полногеномного секвенирования, генетического сцепления и комплементационного анализа показала, что эти мутанты являются loss-of-function аллелями mtdwf4a.

Мутант mtdwf4a также имел слабый фенотип дефицита брассиностероидов и обладал пульвинусами без значительных нарушений в идентичности органов. Как mtdwf4a, так и dwf4 могли быть полностью восстановлены геном MtDWF4A, а mtdwf4a могли смыкать листочки ночью после применения экзогенного 24‑epi‑BL.

Хирургические эксперименты и генетический анализ двойных мутантов показали, что неспособность к движению листьев у mtdwf4a является следствием физического препятствия в виде перекрывающихся пластинок листочков. Это говорит о том, что правильная геометрия листочков важна для их движения у M. truncatula.

«Это даёт нам новое представление о никтинастическом (ночном) движении листьев: правильная геометрия сложного листа важна для смыкания листочков ночью. Это проливает свет на важность свободного пространства для движений органов у растений», — сказал профессор Чэнь Цзянхуа, руководитель исследования.