Исследователи обнаружили пару белков, вырабатываемых цветущими растениями, которые жизненно важны для производства сперматозоидов, присутствующих в каждом пыльцевом зерне.Ученые уже знали, что цветущим растениям, в отличие от животных, для успешного оплодотворения требуется не одна, а две сперматозоиды: одна для соединения с яйцеклеткой для образования эмбриона, а другая для соединения со второй клеткой для производства богатого питательными веществами эндосперма. внутри семени.Тайна этого процесса «двойного оплодотворения» заключается в том, как каждое отдельное пыльцевое зерно может производить двойные сперматозоиды.
Это революционное исследование лаборатории Twell в Университете Лестера, опубликованное в академическом журнале The Plant Cell, обнаружило пару генов, называемых DAZ1 и DAZ2, которые необходимы для создания двойных сперматозоидов. Растения с мутировавшими версиями DAZ1 и DAZ2 производят пыльцевые зерна с одним сперматозоидом, который не может оплодотворяться.
Исследователи показывают, что DAZ1 и DAZ2 контролируются белком DUO1, который действует как « главный переключатель », так что гены DUO1 и DAZ1 / DAZ2 работают в тандеме, чтобы контролировать генную сеть, которая обеспечивает создание пары фертильных сперматозоидов внутри. каждое пыльцевое зерно.Интересно, что DAZ1 и DAZ2 выполняют свою роль, взаимодействуя с хорошо известным «репрессорным» белком, называемым TOPLESS, который действует как тормоз для нежелательной активности генов, которая в противном случае остановила бы производство спермы и семян. Хотя TOPLESS выполняет множество функций на растениях, с производством спермы до этого не было связано.Профессор Дэвид Твелл с факультета биологии Университета Лестера, который руководил исследованием, сказал: «Мы часто считаем само собой разумеющимся половое размножение растений и его роль в нашей жизни.
Это сложный процесс, который научно изучается уже более века. , но только недавно мы начали понимать лежащие в основе механизмы.«Мы надеемся использовать наше открытие, чтобы расшифровать происхождение полового размножения и еще больше демистифицировать увлекательный процесс — как растения производят фертильную сперму внутри пыльцевых зерен, — который необходим для подавляющего большинства наших сельскохозяйственных культур».Учитывая их важную роль в мужской фертильности, открытие DAZ1 и DAZ2 может быть использовано при разработке новых методов селекции растений для предотвращения нежелательной передачи генов — или «горизонтального переноса генов» — между культурами или от сельскохозяйственных культур. к диким видам.
Эти новые знания также создают генетические инструменты и новые способы осмысления и мониторинга воздействия экологических стрессов на репродуктивный процесс. В будущем такая информация может стать все более важной, поскольку мы стремимся вывести лучшие культуры, сохраняющие урожайность в меняющемся климате.