Способность многих видов растений признать и отклонить собственную пыльцу позволяет им избежать межродственного скрещивания, поскольку генетические дефекты могут произойти в потомках. Заводы признают свою собственную пыльцу молекулярным механизмом, известным как ‘самонесовместимость’ или ‘СИ’. Предыдущие исследования показали, что растения и животные развили так называемые непосредственные системы самопризнания, где единственный мужской белок способен к признанию единственного женского белка, который может вызвать ответ отклонения пыльцы.
Команда ученых завода из Института Эволюционной Биологии и Экологических Исследований в Цюрихском университете, возглавляемом профессором Кентаро Симидзу, ранее изучила непосредственную систему СИ на образцовом заводе Arabidopsis. Исследователи в UZH и их сотрудники от Института Нары в Японии описали новую систему СИ в петуниях, которая непохожа на ранее изученные непосредственные системы самоотклонения на других заводах. Используя современные упорядочивающие методы, доктор Тимоти Паап в UZH и доктор Кен-ичи Кубо и коллеги из Японии первые, чтобы продемонстрировать, что система петунии очень сложна.
Петунии, которые являются членами семьи Solanaceae (паслены), не используют одного мужчину и одну женскую систему признания белка, а скорее много белков вовлечены в процесс самопризнания СИ. Всего, 18 мужских белков признают 40 женских белков, которые токсичны к собственной пыльце завода и таким образом предотвращают оплодотворение. «Эта система самонесовместимости – самая большая, обнаруженная в любых видах растений», говорит Паап. «Наше крупномасштабное исследование позволяет нам отвечать на многие давние вопросы об эволюционной генетике основанной на РНК-азе СИ, потому что соответствующее генетическое разнообразие и в мужских и в женских генах очень отличается». Отчет был показан картинкой на обложке главной проблемы Заводов Природы.Сложное взаимодействие признания
Механизм самонесовместимости показывает общие черты признанию болезни в иммунных системах животных, где собственные белки организма определяют и детоксифицируют вредные болезнетворные микроорганизмы. Белки, которые закодированы генами самонесовместимости (S-genes), вовлечены в процесс самопризнания. Как ученые завода UZH пишут в их публикации по своей природе, Заводы, точное взаимодействие между мужчиной, назвали белки SLF (белки F-коробки S-местоположения), и женские белки, известные как S-РНК-азы (S-рибонуклеазы), очень сложны в петуниях.
В петуниях часто единственный мужской белок признает и детоксифицирует несколько женских белков, в то время как в других случаях единственный женский белок признан только несколькими мужскими белками.«Сложную защиту и генетические механизмы признания трудно изучить у животных, потому что это сложно, чтобы определить взаимодействующие гены и в хозяине и в болезнетворном микроорганизме. Основанная на S-РНК-азе система СИ в Петунии показывает подобные эволюционные образцы тому, что мы ожидаем для свободных систем обороны у позвоночных животных, включая людей», говорит Паап. «Идентификация соответствующих мужских и женских генов СИ позволяет нам учиться, как сложная система признания развивается и обслужена на генетическом уровне».Большой плюс для размножения
Понимание генетики СИ также важно в размножении завода. «Для заводчиков могло бы быть полезно получить урожаи из жизненных гибридов в то время как в то же время может быть риск, что никакие фрукты не будут произведены, если оплодотворение будет предотвращено», объясняет профессор Симидзу. Исследователи также сообщили о подобном количестве мужских типов белка SLF в картофеле и помидорах, обе важных разновидности урожая также в семействе пасленов.
Подобная основанная на S-РНК-азе СИ системы также присутствует в важных плодовых деревьях не в семействе пасленов, таких как яблоки и груши. Identifiying соответствующие гены, которые непосредственно затрагивают урожайность, мог обеспечить полезные инструменты для растениеводов.