Открытие ученых: ген, отвечающий за появление колючек у растений, может быть ключом к созданию безопасных сельскохозяйственных культур.

Если верить древнегреческой мифологии, красные розы появились благодаря богине Афродите, которая случайно укололась о шип и пролила на белую розу свою кровь. Это событие навсегда запечатлело шипы роз в воображении многих поэтов и влюбленных.

Но колючие шипы не присущи только розам. Они развились независимо у разных растений по всему миру. Главное назначение этих колючек - отпугивать травоядных. Однако для сельскохозяйственных и декоративных растений они являются проблемой, поэтому ученые пытаются исследовать возможности устранить этот защитный механизм и сделать колючие растения более привлекательными для общества.

Процесс устранения колючек является частью одомашнивания растений, которые произошли от их диких предков с колючками. Однако до сих пор ученые полагали, что устранение колючек часто происходит случайно или требует продолжительной работы селекционеров. В лаборатории Колд Спринг Харбор (Cold Spring Harbor - CSHL) исследователи решили узнать, лежит ли за этим общая генетическая программа. Например, род растений Solanum, включающий такие культурные растения, как томаты и баклажаны, включает около половины видов с колючками, включая и их диких предков.

Постдок CSHL Джеймс Саттерли заинтересовался этой темой после посещения поля, где его научный руководитель, профессор и исследователь Закари Липпман, выращивал сотни видов пасленовых растений - картофеля, томатов, баклажанов и других.

"Я заметил, что многие растения обладали колючками, и я задался вопросом: "Что мы знаем об этом? Что происходит с этой адаптацией?" Оказалось, что мы практически ничего не знали", - вспоминает Саттерли.

Вместе с учеными из Испании Саттерли начал анализировать баклажаны и пришел к гену LONELY GUY (LOG). Этот ген обычно отвечает за производство гормонов, которые стимулируют деление и рост клеток. Саттерли обнаружил, что мутации в гене LOG приводят также к устранению колючек у баклажанов.

Липпман и Саттерли задались вопросом: могут ли гены, связанные с геном LOG, управлять появлением и исчезновением колючек у различных растений на протяжении миллионов лет?

Исследователи начали изучать предыдущие работы и обратились за помощью к коллегам из разных стран. Саттерли и Липпман сотрудничали с Нью-Йоркским ботаническим садом, чтобы исследовать образцы растений с колючками и без них.

Команда ученых из Корнелльского университета использовала технику редактирования генов, чтобы устранить колючки у австралийского пустынного изюма (Solanum centrale) - ценной культуры. Французские ученые также смогли подавить рост колючек на розах с помощью той же техники.

В результате исследования удалось установить связь между генами, связанными с геном LOG, и появлением колючек у 20 видов растений. Липпман считает, что это открытие не только может быть полезным в сельскохозяйственном производстве, но и имеет важное значение для понимания параллельных эволюционных процессов в живой природе. То есть, как разные виды могут независимо развивать подобные характеристики.

Источник: Cold Spring Harbor Laboratory.

Фото: Melburnian. CC BY-SA 3.0. На фото Solanum centrale (культивируемый), Королевский ботанический сад Крэнбурн, Виктория, Австралия.