Ученые обнаружили механизм развития колосков у ячменя
Архитектура соцветия сельскохозяйственных растений, таких как ячмень, преимущественно регулируется активностью и судьбой меристемы, которые играют решающую роль в определении количества цветочных структур для производства зерна.
Колоски – основная репродуктивная единица соцветий травы. Идентичность и детерминированность многих меристем трав частично детерминируются группой генов, специфически экспрессируемых на границах органов, которые могут образовывать локальные сигнальные центры, которые регулируют судьбу и активность соседних меристем.
Эти гены имеют решающее значение для создания и поддержания органов. Белки регулируют различные особенности клеток, зарождение аксиллярной меристемы и правильное развитие соседних органов и тканей.
В этом исследовании исследовательская группа охарактеризовала мутант развития колоска ячменя, extra floret-a (flo.a). flo.a образовывал дополнительные колоски и сросшиеся чешуйки из-за дефектного установления границ органов, которые отделяют меристемы от развивающихся органов, таких как меристема соцветия и развивающиеся зачатки колосков.
Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
Ген HvALOG1 играет решающую роль в поддержании архитектуры соцветия ячменя. С одной стороны, белок, локализованный на границе, связан с сигналами, которые обеспечивают правильное развитие меристемы колоска (т.е. неклеточное автономное развитие); с другой стороны, он контролирует образование границ между цветочными органами (автономно).
«Мы показываем, что мутации в HvALOG1 приводят к образованию дополнительных колосков и связаны со слиянием цветочных органов, возникающих в результате неправильного формирования границ», — говорит Гоцзин Цзян, первый автор исследования.
«Наше исследование дает новое представление о функции членов семейства ALOG в регулировании активности меристемы и развитии соцветий ячменя», — говорит профессор Торстен Шнурбуш. «Эти результаты могут способствовать нашему пониманию молекулярных механизмов, лежащих в основе развития соцветий, и могут иметь значение для улучшения урожая».
Идентификация гена пшеницы ALOG-1 и его функции во время развития колосков была описана в совместно опубликованной статье Голи, которая показывает, что пшеница ALOG-1 не экспрессируется в меристеме колоска, но производит дополнительные колоски у мутанта, что согласуется с эффектом, обнаруженным в ячмене.
«Наши совместные результаты показывают важный и консервативный механизм ALOG1, определяющий детерминированность меристемы колоска и поддерживающий характерное колосовидное соцветие злаков в травах Triticeae», — говорит Шнурбуш.
Источник: Институт генетики растений и исследований сельскохозяйственных растений им. Лейбница
