Gėlių lytį lemia trijų genų sąveika • Julija Kondratenko • Mokslo naujienos "Elementai" • Botanika, genetika

Gėlių lytį lemia trijų genų sąveika.

Melioninių gėlių vystymasis (Cucumis melo, kairėje) ir agurkas (Cucumis sativus) mokslininkai išmoko kontroliuoti gėlių grindų. Piešiniai iš vintageprintable.com ir artflakes.com svetainių

Tyrėjai iš Prancūzijos ir Izraelio nustatė, kaip šių trijų genų sąveika lemia gėlių lytį. Šių genų veiklos modifikacijos lemia skirtingų augalų tipų atsiradimą – hermaproditus su biseksualių gėlių, augalų, turinčių tiek vyrų, tiek moterų geles, arba augalus, kurie yra vienos lyties gėlės. Dėl šių žinių, augalus galėsite gauti su tam tikros lyties gėlėmis.

Gėlių genitalijos yra dviejų tipų: vyrų – tuti ir moteriškos – kilpelės. Takelės gamina žiedadulkes, o karpeliai sudaro gėlių gumbų gumbas, iš kurių vaisiai vystosi po apvaisinimo žiedadulkėmis. Dauguma gėlių yra biseksualūs (hermaphroditas) – jie turi ir gumbeles, ir tvarsčius. Maždaug 10% augalų yra rasta ir vienos lyties gėlės, turinčios tik vieno tipo reprodukcinius organus.

Viename augale gali būti dedamos abiejų lyčių gėlės (pavyzdžiui, vyrų gėlės – arčiau į iešmų bazę, o moterys – arčiau viršaus). Tokie augalai vadinami vienkiemiais – šiuo atveju visi rūšių augalai yra vienodi.Vieningųjų augalų pavyzdžiai: ąžuolas, beržas, agurkas. Yra ir dvigubi augalai – šiuo atveju kiekvieną augalą galima pavadinti vyriškuoju ar moterišku, nes ant jo yra tik gėlės su tvagiais arba tik ant karpių. Dviaukščių augalų pavyzdžiai: drebulės, paprastosios, šaltalankių. Tarp augalų su skirtingos lyties gėlių vienalytiški ir dvigubai apytiksliai vienodai.

Tos pačios lyties ir hermaphrodito gėlės taip pat gali pasireikšti tos pačios rūšies atstovams. Pvz., Yra rūšių, kuriose kai kurie augalai yra hermaphroditas, o kai kurie yra vyriški. Tos pačios lyties ir hermaphrodito gėlės galima rasti toje pačioje augalijoje. Ne be trijų naminių augalų, kurie yra "vyrų", ir "patelių", ir hermaproditų. Botaniečiai jau seniai domina, kaip buvo suformuota ši augalų lyčių atskyrimo turtingumo sritis. Galite pasiūlyti keletą schemų, dėl kurių ji atsirado.

Dioekonominiai augalai gali atsirasti nuo vienaląsčių dėl daugybės mutacijų, kurios pakeičia dviejų lyčių gėlių santykį su vienu individu. Tuo pačiu metu dvigubi augalai gali kilti iš hermaprodidų, kurie dėl kokių nors priežasčių prarado tam tikros rūšies organus visoms gėlėms.Norėčiau patvirtinti spekuliacines schemas, dekoduojant genų sąveiką, kuri galutiniame etape nustato gėlių lytį. Žinant šio genetinio tinklo struktūrą, būtų galima suprasti, kaip atskirų genų mutacijos gali paveikti gėlių lytį. Remiantis šiais svarstymais, galima sukurti patikimą schemą evoliuciniam įvairių rūšių lyčių atskyrimo formavimui. Kas dar įdomiau, suvokiant genų, lemiančių gėlių lytį, sąveikos modelį, mokslininkai galės kontroliuoti gėlių vystymąsi. Pavyzdžiui, jei norite gauti daugiau gėlių vienoje augalijoje, naudinga padidinti vaisių derlių.

Žydinčių augalų genetika jau sukaupė daug duomenų apie mechanizmus, paveikiančius gėlių lytį. Tiesa, nieko nėra aišku apie genetines šio reiškinio priežastis, ir kol kas natūraliai padeda ištirti atsiradusias mutacijas. Pavyzdžiui, jau buvo žinoma, kad nėra geno CmWIP1 vienanalėse melionose visos augalo gėlės tampa moteriškos. Ir geno darbą CmACS-7 užkerta kelią tvarsčių atsiradimui moterų gėlių – tai yra, užkerta kelią hermaphroditų iš moterų gėlių. Nepaisant to, nebuvo aišku, kas sukelia šiuos genus dirbti (ar neveikti) tam tikroje gėlių rinkinyje, todėl skiriasi kiekvienai rūšiai būdingos lyties charakteristikos.Turi būti tam tikros reguliatoriaus (arba reguliavimo sistemos) rūšies, kuri skatina tam tikrų savybių gėlių vystymąsi.

Tyrėjai iš Prancūzijos ir Izraelio nusprendė ieškoti trūkstamų mozaikos dalių. Kai yra mutacijų, dėl kurių visos gėlės tampa moteriškos, turi būti genetiniai variantai, kurie turi priešingą poveikį – tai yra tie, kurie lemia vien tik vyriškų gėlių vystymąsi dažniausiai vienareikšmiškame augale. Paaiškėjo, kad tokia mutacija yra genų defektas. ACS11 – aprašyta agurkams, tos pačios moliūgų šeimos augalams kaip melionai. Mokslininkai ištyrė šią mutaciją, vedančią į visų gėlių pavertimą vyrų populiacijomis, ir nustatė, kad dėl to anksti sulaiko svarbaus fermento etileno biosintezės sintezę. Pasirodo, kad šį fermentą galima "pertraukti" kitais būdais, o po to, kai jo aktyvumas smarkiai sumažėjo, visos augalinės gėlės tapo vyrų. Norėdami surinkti visą genų rinkinį, kontroliuojantį vienos augalų rūšies gėlių vystymąsi, mokslininkai nustatė, kad genai panašūs į tą, kurį jie tyrė agurkų ir melionų. Pasirodo, kad šio geno ir meliono koduojamo fermento suskaidymas lemia vien tik vyriškų gėlių vystymąsi dažniausiai vienarūšiuose augaluose.

Mokslininkai taip pat tyrė, kur tiksliai turėtų dirbti novoobnaruzhenny geną gėlių ant Moteris Santykių tipas dirbti gėlių aukšte. Pasirodo, kad jis yra genas ACS11 turi būti aktyvūs laidžiosios audiniuose – besivystančio pumpurų floemas (1 pav.). Be moterų gėlių, ACS11 aktyviai dalyvavo hermaphrodito žieduose su abu genitalijų tipais.

Pav. 1. Genų veikla ACS11 agurkų gėlių gervuogių audiniuose. Genas aktyviai plinta. tamsiai raudonos spalvos. Xy yra xylem, EPh yra išorinė floem, IPh yra vidinė floem. Mastelis ilgis: C, D – 200 mikronų F – 15 mikronų. Vaizdai iš diskusijos straipsnio Mokslas

Visos šios žinios turėjo būti sujungtos į nuoseklią sistemą. Taip atsitiko. Genas CmWIP1 slopina kilpelių vystymąsi, o jo neveikimas lemia moterų gėlių vystymąsi. Genas ACS11 veda prie moterų lytinių organų vystymosi moterų gėlių ir hermaprodido gėlių. Todėl mokslininkai tai pasiūlė ACS11 slopina aktyvumą CmWIP1. Iš tiesų paaiškėjo, kad CmWIP1 neveikia, kai aktyvus ACS11, ir "lūžio" geną ACS11 veda į atnaujintą veiklą CmWIP1. Taigi mokslininkai sukūrė pirmųjų dviejų genų, atsakingų už gėlių lytį, sąveikos schemą. Pradžioje yra genas ACS11stimuliuodamas karpelių (moterų organų) vystymąsi, slopindamas kito geno veiklą grandinėje – CmWIP1. Veikla CmWIP1 užkertant kelią karpių formavimui. Jei pirmasis genas sulaužys – ACS11, – gėlės vystosi vyriškos rūšies, o jei antroji – CmWIP1, – tada moterims.

Kalbant apie trečią sistemos geną, CmACS-7, apie jį buvo žinoma, kad jis blokuoja tvarsčių plėtrą moterų gėlių, tai yra, apsaugo nuo hermaprodido gėlių atsiradimo. Šio geno darbas akivaizdžiai nesuderinamas su antrojo grandinės geno veikla – CmWIP1 – skatinti vyriškų gėlių vystymąsi. Mokslininkai teigia, kad šio trečiojo geno veikla yra slopinama antrojo veikimo metu. Bendra schema gėlių lyties nustatymui yra tokia (2 pav.). Pradžioje yra genas ACS11kurios veikla veda prie genas išjungimo CmWIP1 galintis pašalinti užkimšimą iš tvarsčių vystymosi proceso, taip pat didžiulę kilimų augimą. Blokuojant antrąjį geną, CmWIP1pirmasis genas ACS11, veda prie moterų gėlių vystymosi. Hermaphrodito gėlės gali išsivystyti, jei suskaido paskutinis sistemos genas. CmACS-7slapyvardis tamsių vystymuisi. Paprastai tai veikia, jei ji neatjungiama CmWIP1, tai yra moteriškose gėlės.

Pav. 2 Gelių sąveika, lemianti gėlių lytį. Rodyklės, raidės "T" formos žymi vieno geno slopinamąjį poveikį kitam ir gėlių organams. Karpis – ginekatas (gėlių moterų lytinių organų komplektas), bronzostamsiai Kairėje – vyriškų gėlių vystymosi schema; centre – moterys dešinėje – Hermaphrodito gėlės. Aptariamo straipsnio schema Mokslas

Ši schema nebuvo pernelyg sudėtinga, ir, žinodama jos struktūrą, mokslininkams pavyko sukurti dirbtinę vienalytiškų augalų dvejopą humusą – gauti lyčių moterų ir vyrų augalus. Dėl to jie kirto augalus su defektais aleliais ACS11 ir CmWIP1 su genams heterozigotiniais augalais CmWIP1. Pasirodo, kad pusė palikuonių turėjo darbo versiją CmWIP1, o kitas nebuvo. Tuo pat metu nė vienas iš jų neturėjo darbo geno varianto. ACS11valdyti veiklą CmWIP1. Paaiškėjo, kad pusė palikuonių, kuriems buvo sukurta darbo versija CmWIP1išaugo tik vyrų gėlės, o už tą, kuri negavo veiksmingo šio geno versijos, gėlės buvo tik moterys.

Žinodami, kur geliai, kontroliuojantys gėlių lytį, turėtų būti aktyvūs besivystančiame pumpuryje, ateityje bus galima pakeisti atskirų augalų gėlių lytį, tiksliai dirbant su tam tikrų pumpurų genais.

Įdomu tai, kad augalai, įsisavinant naująją buveinę, pati gali pakoreguoti savo seksualinę sistemą pasikeitus aplinkybėms. Pavyzdžiui, žinoma, kad Havajuose dvigalvių augalų dalis yra kelis kartus didesnė nei kontinentinėje floroje. Mokslininkai mano, kad šiuolaikinės Havajų floros istorija prasidėjo nuo hermaprodido augalų, kurie neturėjo veiksmingų kliūčių savaiminiam apdulkinimui. Savęs apsodinimas gali būti laikomas glaudžiai susijusio mišrūnų pavyzdžiu, be abejo, jis turi neigiamą poveikį genetinei gerovei. Nėra gerų kliūčių savišgrąžinimui – jūs turite pasukti nuo hermaprodidų į "vyrus" ir "moterys". Akivaizdu, kad tai taip pat skatina perėjimą į dvasinį egzistenciją iš hermaproditizmo, kuris apskritai labai palengvina lytinių partnerių paiešką augalams.

Šaltinis: A. Boualem, C. Troadec, C. Camps, A. Lemhemdi, H. Morin, M.-A. Sari, R. Fraenkel-Zagouri, R. Perl-Treves, A. Bendahmane. Cucurbit androecy genus atskleidžia, kaip vystytis ir dygliuotis atsiranda // Mokslas. 2015. V. 350. P. 688-691.

Julija Кондратенко


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: