Генетическая эволюция крестоцветных: от газообмена к защите
Миллионы лет растения совершенствуют стратегии борьбы с угрозами окружающей среды. Помимо видимых приспособлений — шипов или плотных клеточных оболочек — они развили молекулярные механизмы защиты. Исследователи из Нарского института науки и технологий (NAIST) под руководством Макото Ширакавы обнаружили необычную генетическую адаптацию у капусты, горчицы и васаби. Оказалось, что гены, отвечающие за газообмен, эволюционировали для создания химического барьера против вредителей.
FAMA: два в одном
Ключевым элементом защиты стал белок FAMA. Первоначально он регулировал развитие устьиц — микроскопических пор для дыхания растений. Однако у крестоцветных FAMA приобрел дополнительную функцию: управление синтезом клеток мирозина. Эти структуры содержат соединения, которые при повреждении листьев выделяют едкие вещества, отпугивающие травоядных.
WASABI MAKER и SCAP1: дуэт защитных генов
Учёные выявили ген WASABI MAKER (WSB), активируемый FAMA. Эксперименты показали: без WSB клетки мирозина не формируются, делая растение уязвимым. Второй ген, STOMATAL CARPENTER 1 (SCAP1), косвенно поддерживает этот процесс. «Эти гены — пример элегантной эволюционной оптимизации, — объясняет Тоширо Ито. — Растения не создали новые гены, а модифицировали существующие».
Перспективы для экологии и сельского хозяйства
Открытие открывает пути для создания устойчивых культур. Регулируя активность FAMA, можно усилить защиту растений и повысить эффективность фотосинтеза. Последующие исследования NAIST направлены на изучение генетического разнообразия, чтобы раскрыть, как растениям удаётся совмещать множество функций с ограниченным набором генов.
Источник: scientificrussia.ru
