Дарвин предположил, что некоторые виды растений с двумя разными формами цветов, у которых мужские и женские репродуктивные органы имеют разную длину, эволюционировали таким образом, чтобы способствовать ауткроссингу насекомыми-опылителями.Его новаторское понимание значения двух форм цветка, известных как «булавки» и «дрозды», привело к появлению термина «гетеростилизм», и последующие исследования внесли свой вклад в основу современной генетической теории.
И теперь ученые из Университета Восточной Англии, работающие в Центре Джона Иннеса, точно определили, какая часть генетического кода этих видов сделала их такими, благодаря событию, которое произошло более 51 миллиона лет назад.Профессор Филип Гилмартин из Школы биологических наук UEA сказал: «Идентификация генов, контролирующих биологию, отмеченная Дарвином, — захватывающий момент.
За последние десятилетия было проведено множество исследований для изучения генетической основы этого явления, но теперь мы точно определили непосредственно ответственный суперген, S-локус ».Супергены — это кластеры тесно связанных генов, которые всегда наследуются вместе как единое целое и позволяют контролировать сложную биологию. Исследователи работали с Институтом Эрлхэма, чтобы составить карту генов растения и определить последовательность генома примулы, чтобы найти конкретный кластер генов, ответственный за создание различных морфов цветов.
Профессор Гилмартин сказал: «Мы не только определили суперген, но и обнаружили, что он специфичен только для одной из цветочных форм, боба. Это понимание имеет глубокие последствия для нашего понимания ключевого эволюционного новшества цветковых растений."Понимание генетики, лежащей в основе развития цветов и воспроизводства вида, расширяет наши знания обо всей системе опыления, которая лежит в основе биоразнообразия и продовольственной безопасности.«С такими проблемами, как изменение климата и его влияние на растения, сельскохозяйственные культуры и насекомых-опылителей, еще более важно понимать механизмы опыления и то, как виды могут и будут реагировать.
В своей охоте за генами, контролирующими гетеростилию, исследователям также удалось датировать первоначальную мутацию 51,7 миллиона лет назад.Обнаружив локус S, они поняли, что этот ген является близким родственником другого, идентифицированного шесть лет назад как ответственный за контроль идентичности лепестков на цветке примулы.В какой-то момент этот ген дублировался, вставлялся в локус S и мутировал, чтобы контролировать положение пыльника в цветке. Обнаружение этого дублированного гена позволило команде определить, как давно мутация произошла впервые.
Профессор Гилмартин большую часть своей карьеры исследовал истоки гетеростилии. Он сказал: «Это исследование отвечает на некоторые важные вопросы, которые задавались со времен Дарвина, и для меня с тех пор, как я купил свой первый пакет семян примулы двадцать лет назад».Исследование «Генетическая архитектура и эволюция супергена локуса S у Primula vulgaris» опубликовано в журнале Nature Plants в пятницу, 2 декабря 2016 г.