Гомеостаз стволовых клеток у пасленовых: как работает компенсация рецепторов

Исследование раскрывает эволюционно консервативный механизм поддержания гомеостаза стволовых клеток у растений семейства Solanaceae (пасленовые). Учёные выяснили, как компенсация между рецепторами обеспечивает непрерывное и упорядоченное формирование органов, что открывает новые перспективы для повышения устойчивости сельскохозяйственных культур.

Гомеостаз стволовых клеток критически важен для постоянного образования органов растений. Этот процесс регулируется сложным взаимодействием пептидных лигандов и рецептор-подобных киназ. Из-за динамичной природы растительных геномов понимание этих механизмов необходимо для улучшения устойчивости и продуктивности культур.

В исследовании, проведённом учёными из Университета Кёнхи и Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор и опубликованном 3 мая 2024 года в журнале Horticulture Research, изучались механизмы генетической компенсации, регулирующие гомеостаз стволовых клеток у пасленовых — томата и физалиса. Работа сфокусирована на компенсаторных ролях рецептора CLAVATA1 (CLV1) и его паралогов BARELY ANY MERISTEMs (BAMs).

Методы и ключевые открытия:

• С помощью технологии CRISPR-Cas9 были созданы мутанты высокого порядка у томата и физалиса.
• Обнаружено, что у томата гены SlBAM1 и SlBAM2 эффективно компенсируют мутации в гене slclv1, обеспечивая пролиферацию стволовых клеток без необходимости повышения активности других генов BAM.
• Аналогичные компенсаторные механизмы были выявлены и у физалиса.
• Критически важные аминокислотные остатки, участвующие во взаимодействии с пептидными лигандами, оказались высококонсервативными у изученных видов. Это обеспечивает надёжный буферный потенциал для поддержания гомеостаза стволовых клеток.

Эта консервация подчёркивает эволюционное сохранение механизмов генетической компенсации в семействе Solanaceae, показывая, как растения поддерживают жизненно важные функции несмотря на генетические изменения.

Ведущий исследователь, доктор Чун-Так Квон из Университета Кёнхи, отметил: «Наши результаты демонстрируют удивительную эволюционную консервацию механизмов генетической компенсации у растений. Понимание этих механизмов открывает новые пути для повышения устойчивости и продуктивности сельскохозяйственных культур за счёт использования внутренней генетической устойчивости видов».

Полученные данные имеют важное значение для сельского хозяйства. Понимание механизмов генетической компенсации у растений позволит селекционерам создавать более устойчивые культуры, способные лучше переносить стрессы окружающей среды. Это исследование прокладывает путь к инновационным подходам в селекции растений, обеспечивая устойчивые сельскохозяйственные практики и продовольственную безопасность.