27.12.2011

Цветение растений помидора зависит от работы 4 000 генов

Учёные попробовали выяснить, какой генетический механизм определяет число цветков и плодов на растении.

Когда растению приходит пора размножаться, стволовые клетки меристемы, которые находятся на верхушках побегов, перестают давать начало листьям и начинают образовывать цветки. Этот процесс может протекать по-разному: цветков (и в конечном счёте плодов) может образовываться больше или меньше. Однако за большое количество цветков приходится расплачиваться качеством плодов: чем больше цветков появилось, тем меньше энергии и питательных веществ пойдёт на каждый отдельно взятый плод. И тем, понятно, хуже будут его вкусовые качества.

Следовательно, необходимо найти удачный баланс между количеством цветков и качеством плодов. Особенно актуальна эта задача для сельского хозяйства и пищевой промышленности. Исследователи из Лаборатории в Колд-Спринг-Харборе (США) попытались выяснить, что за механизм определяет число цветков у растения и можно ли отредактировать его в сторону большей выгодности. Учёные исследовали несколько сортов помидоров, одни из которых в период цветения образовывали один–два цветоносных побега, а другие — множество ответвлений, усыпанных цветками.

Предположение о том, что количество цветов зависит от задержки созревания обычной меристемы до «цветочной», подтвердилось. То есть чем позже стволовые клетки понимают, что пора прекращать образовывать побеги и начинать формировать цветки, тем больше будет последних. Растение ветвится снова и снова из-за активности меристемных клеток, появляются новые побеги, на которых образуются новые цветы. Очевидно, должна быть какая-то генетическая система, которая определяет время созревания этих клеток. Проанализировав активность генов клеток меристемы на пяти разных стадиях зрелости, исследователи обнаружили, что процесс находится под контролем почти 4 000 генов. Биологические часы цветения состоят из четырёх тысяч деталей — по крайней мере у помидора. Результаты исследования авторы собираются опубликовать в журнале PNAS.

Чтобы значительно изменить число цветков на растении, достаточно небольшого редуцирования активности генов. Эти мини-изменения могут привести, например, к незначительному увеличению числа побегов, зато на каждом побеге будет сидеть множество цветков. Разумеется, было бы очень выгодно научить меристему соблюдать некую «золотую середину» между побегообразованием и созданием цветков. Садоводам остаётся только надеяться, что учёные сумеют понять, как связаны между собой эти 4 тыс. генетических деталей, управляющие процессом.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА