Ученые расшифровали генетический механизм асимметрии лилий-бабочек

Биологи детально описали работу «супергена», управляющего архитектурой цветка южноафриканской лилии Wachendorfia thyrsiflora. Этот генетический переключатель задает направление — влево или вправо — для развития пестиков и тычинок.

Расположение частей цветка южноафриканской лилии-бабочки Wachendorfia thyrsiflora. Розовые стрелки указывают на пестики, а синие — на тычинки.

Источник: University of Potsdam

Международная группа ученых под руководством Потсдамского университета раскрыла молекулярную основу асимметрии южноафриканских лилий-бабочек Wachendorfia thyrsiflora. Более века биологи ломали голову над тем, почему у этих растений пестики и тычинки всегда изогнуты либо влево, либо вправо. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Специалисты обнаружили так называемый «суперген», который работает как генетический переключатель. Он определяет зеркальное расположение репродуктивных органов цветка. Этот суперген содержит два тесно связанных гена: один отвечает за наклон пестика, а другой — за направление роста тычинок. Работая вместе, они обеспечивают идеальную координацию, необходимую для эффективного перекрестного опыления.

«Наши результаты показывают, что два тесно связанных гена действуют вместе, обеспечивая отложение пыльцы именно в тех местах на телах опылителей, откуда она может быть снова подхвачена соответствующей зеркально симметричной формой цветка», — объясняет доктор Хаоран Сюэ, биоинформатик из Потсдамского университета.

Ученые изучают коллекцию растений Wachendorfia thyrsiflora в Ботаническом саду Потсдамского университета.

Источник: University of Potsdam

Команда также выяснила физическую причину искривления. Пестики сначала вращаются, а затем продолжают расти асимметрично под воздействием гравитации влево или вправо от средней линии. Биомеханические модели показали, что для создания такого наклона необходимы оба компонента — и начальное вращение, и последующий рост по вектору силы тяжести. «Особенно интересно то, что левая и правая стороны здесь определены не относительно внутренних осей тела, как у многих животных, а относительно внешнего фактора — гравитации», — говорит Сюэ.

Открытие стало результатом многолетнего сотрудничества трех научных групп. Исследователи из Кейптауна провели полевые работы в Южной Африке, команда из Вагенингена разработала математические модели движений, а потсдамские биологи использовали коллекцию Ботанического сада для микроскопических анализов.

По словам доктора Сюэ, понимание таких генетических механизмов помогает биологам понять, как растения с высокой точностью программируют своих опылителей, тем самым стимулируя появление новых видов.

Тем временем российские ученые раскрыли секрет древнего аюрведического растения. Биотехнологи применили методы сетевой фармакологии для изучения индийского растения Гудучи. Рассказали, что помог обнаружить компьютерный докинг.