|
Загадка эволюции, которая длилась 125 млн лет
|
|
|
|
Геномика растений прошла долгий путь с тех пор, как лаборатория Колд-Спринг-Харбор (CSHL) помогла секвенировать первый геном растения. Но создание идеального урожая по-прежнему во многих отношениях является азартной игрой. Внесение одной и той же мутации ДНК в два разных растения не всегда дает нам желаемые признаки урожая. Вопрос в том, почему нет? Биологи CSHL только что нашли причину. Профессор CSHL и исследователь HHMI Захари Липпман и его команда обнаружили, что растения томата и Arabidopsis thaliana могут использовать очень разные регуляторные системы для контроля одного и того же гена. Невероятно, но они связали такое поведение с экстремальными генетическими изменениями, произошедшими за 125 миллионов лет эволюции. Ученые использовали редактирование генома для создания более 70 мутантных штаммов растений томата и Arabidopsis thaliana. Каждая мутация удаляла фрагмент регуляторной ДНК вокруг гена, известного как CLV3. Затем они проанализировали влияние каждой мутации на рост и развитие растений.
|
|
|
Когда ДНК, контролирующая CLV3, мутировала слишком сильно, рост плодов резко ускорился. Они опубликовали свои результаты в PLoS Genetics. Даниэль Сирен, недавняя выпускница Школы биологических наук CSHL, которая руководила этим исследованием, объясняет: "CLV3 помогает растениям нормально развиваться. Если бы он не был включен точно в то время, когда это происходит, растения выглядели бы совсем по-другому. Все плоды были бы огромными и неидеальными. Вам нужно сбалансировать рост и урожайность. Если на растении растут гигантские помидоры, но только два, это так же выгодно, как меньший урожай? Простого решения нет. Ты всегда чем-то жертвуешь, когда пытаешься что-то улучшить". У томатов инженерные мутации в начале, но не в конце гена CLV3 резко повлияли на размер плодов. У арабидопсиса необходимо было разрушить участки вокруг обеих частей гена. Это указывает на то, что за последние 125 миллионов лет произошло что-то, что заставило растения эволюционировать по-другому. Что именно произошло, остается загадкой.
|
|
|
|
"Вы не можете вернуться к общему предку, потому что их больше не существует. Поэтому трудно сказать, каким было первоначальное состояние и как все перемешалось", - говорит Сирен. "Самое простое объяснение заключается в том, что существует регулирующий элемент, который сохранился в некотором качестве, и он был изменен незаметными способами. Это немного неожиданно". Что несомненно, так это то, что генетическая регуляция неодинакова у разных видов растений. Выявление этих генетических различий могло бы помочь сделать геномную инженерию сельскохозяйственных культур более предсказуемой. И это было бы большой победой не только для науки, но и для фермеров и селекционеров растений по всему миру.
|
|
|
|
Источник
|
