Биологи обнаружили «центр управления» производством спермы у растений
Исследователи из Университета Лестера обнаружили, что ген DUO1 действует как главный переключатель, обеспечивающий образование двух фертильных спермиев в каждой пыльцевой зерне цветковых растений.
Ключевое открытие
Ген DUO1 впервые идентифицирован как мастер-регулятор, который включает целый набор генов, совместно управляющих:
- производством спермиев
- их способностью к оплодотворению и образованию семян
Контекст и значение
- В отличие от животных, для успешного размножения цветковым растениям требуется два спермия (двойное оплодотворение).
- Один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя зародыш, а второй — с центральной клеткой, образуя питательную ткань эндосперм. Вместе они формируют семена и зерна.
- Открытие механизма, обеспечивающего производство именно пары спермиев, решает давнюю загадку.
Методология
Изучение генов внутри спермиев растений технически сложно из-за их микроскопических размеров и нахождения внутри пыльцевых зерен. Ученые преодолели это, генетически заставив растения экспрессировать DUO1 в корнях (где его в норме нет), что позволило идентифицировать гены-мишени.
Механизм действия
Было показано, что регуляторный белок DUO1 связывается с короткими последовательностями ДНК рядом с целевыми генами, что позволяет ему контролировать широкий спектр процессов, необходимых для производства спермиев.
Практические последствия
- Работа дает основу для целенаправленного манипулирования спермиями.
- Открытие предоставляет новые молекулярные инструменты для:
- управления фертильностью растений
- производства гибридных семян
- контроля потока генов у трансгенных культур (где может потребоваться исключить мужской вклад).
Исследование особенно актуально в свете задач по выведению улучшенных культур для решения проблем нехватки продовольствия и роста цен.
Исследование опубликовано в журнале The Plant Cell при поддержке Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC).