Обнаружен общий консервативный модуль в формировании центральной жилки мхов и пазушных меристем семенных растений
Выход растений на сушу — ключевое событие эволюции. При переходе из водной среды в наземную разные эволюционные линии растений развили характерные планы строения и анатомические структуры, что дало им адаптивную способность осваивать новые среды.
Центральная жилка — многослойная структура в листьях некоторых мхов, отвечающая за проведение воды как дополнение к поверхностной капиллярности. Пазушные меристемы (AM) семенных растений могут формировать боковые побеги как вторичные оси роста вместо терминальной, что сильно изменило архитектуру растений и повлияло на производство плодов или семян.
Исследовательская группа из Университета Китайской академии наук (UCAS) и Института генетики и биологии развития КАН обнаружила молекулярный модуль, общий для этих двух совершенно разных анатомических структур.
В исследовании доктор Ван Ин и её коллеги раскрыли механизм, лежащий в основе органообразующей силы гена Lateral Suppressor у Arabidopsis и его ортологичных генов у Physcomitrium patens.
Комбинируя молекулярную генетику, конфокальную визуализацию и высокопроизводительный транскриптомный анализ для отслеживания процессов формирования двух структур на клеточном разрешении, учёные показали, что гены семейства GRAS способствуют формированию негомологичных органов: инициации AM у Arabidopsis thaliana и формированию центральной жилки у Physcomitrium patens.
Они также продемонстрировали, что стимуляция клеточного деления — общая тема для двух сильно разошедшихся видов. Деление клеток сильно нарушено у мутантов Arabidopsis, что объясняет дефекты формирования AM.
В то же время сниженная активность клеточного деления также приводит к дефектам формирования центральной жилки в листьях мутанта Physcomitrium.
Эта работа представляет сравнительный анализ клеточных процессов, лежащих в основе формирования негомологичных органов, и подчёркивает скрытую связь между пазушной меристемой и водопроводящими тканями у разных линий растений.
Исследование даёт яркий пример более универсального механизма, связанного с эволюционными инновациями: консервативный регуляторный модуль, характеризующийся стимуляцией клеточного деления, был кооптирован в ходе эволюции и повторно использован в различных программах развития.
Исследование опубликовано в Science Advances.