Ученые раскрыли тайну супергена для эффективного опыления
Исследователи раскрыли вековую тайну супергена, обеспечивающего эффективное перекрестное опыление цветков. Результаты показывают, что вариации в длине последовательности ДНК играют ключевую роль в эволюции двух форм цветков, различающихся длиной половых органов. Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
С XVI века известно, что у некоторых видов растений существуют две формы цветков, которые реципрокно различаются длиной мужских и женских половых органов. Дарвин предположил, что такие дистильные цветки способствуют эффективному перекрестному опылению насекомыми. Ранние генетики показали, что эти две формы контролируются одним хромосомным регионом, вероятно, содержащим кластер генов — суперген. Однако до недавнего времени этот суперген не был секвенирован.
Ученые из Стокгольмского университета вместе с коллегами из Уппсальского, Даремского, Гранадского и Севильского университетов решили эту загадку. Они изучили систему дистилии у видов льна (Linum), которую описывал еще Дарвин, и применили современные методы секвенирования ДНК для идентификации супергена.
Неожиданно выяснилось, что сам суперген, ответственный за разную длину половых органов, варьирует по длине. Доминантная форма супергена содержала около 260 000 пар оснований ДНК, которые отсутствовали в рецессивной форме. Этот участок ДНК содержал несколько генов, вероятно, вызывающих вариацию длины половых органов.
«Эти результаты были для нас действительно удивительными, потому что аналогичная генетическая структура супергена, управляющего дистилией, ранее была обнаружена в другой системе — у первоцветов, где она эволюционировала совершенно независимо», — сказала Таня Слотте, профессор экологической геномики Стокгольмского университета и старший автор исследования.
«Эволюция не только неоднократно приводила к сходным вариациям в цветках первоцветов и льна, но и полагалась на сходное генетическое решение для достижения этого», — добавила Хуанита Гутьеррес-Валенсия, аспирант Стокгольмского университета и первый автор исследования.
Эти открытия дают новое представление об исключительной способности эволюции находить конвергентные решения для широко распространенных адаптивных задач, таких как необходимость перекрестного опыления цветковых растений.
«Дистилия — это, в конечном счете, механизм эффективного перекрестного опыления. Понимание механизмов опыления особенно важно сегодня, учитывая изменение климата и проблемы, с которыми сталкиваются как популяции растений, так и насекомых-опылителей», — отметила профессор Таня Слотте.