Самоопыление или ‘самолуг’ могут быть плохими для завода, приводящего к межродственному скрещиванию и менее здоровым потомкам. Этот прорыв мог использоваться, чтобы размножаться более сильный больше эластичных зерновых культур быстрее и по более низкой цене; новый подход в поисках безопасной и многочисленной поставки продовольствия.
Команда взяла самоплодородный завод thale кресс – Arabidopsis thaliana – родственник капусты, цветной капусты и изнасилования семени масличной культуры, и сделала его самонесовместимым передачей всего двух генов от маков, которые позволяют заводу получателя признать и отклонить свою собственную пыльцу, разрешая перекрестное опыление. Такое преобразование завода самолуга к самонесовместимому было долгосрочной целью исследования самонесовместимости.
Основная анатомия большинства цветов означает, что мужская пыльца произведена рядом с женскими половыми органами, рискующими из самоопыления, вместо того, чтобы получить пыльцу от различного цветка, транспортируемого ветром или на насекомом. Когда земли пыльцы на клейме цветущего растения пыльца прорастает и разрабатывает трубу пыльцы, которая растет через клеймо и другие женские ткани и затем входит в яичник завода, чтобы затронуть оплодотворение.
Если это включает самопыльцу, она приводит к межродственному скрещиванию, которое может привести к сокращающемуся генофонду и нездоровым потомкам. Бирмингемские команды сделали главные успехи за последние несколько лет в понимании механизмов, которыми полевой мак, Papaver rhoeas, избегает этого.
Центральную роль играют два белка самонесовместимости (SI): «рецептор», PrpS, сделанный пыльцой и белком сигнала под названием PrsS, который произведен клеймом. Заводам определила их тождества точная версия PrpS и PrsS, который они производят. Таким образом цветы могут признать, что взаимодействуют с «сам» через взаимодействие PrpS/PrsS, которое вызывает несколько химических сигналов, что запрещение причины пыльцы, включающей механизм, назвало «апоптоз», приводящий к несовместимой пыльце сказанным совершить самоубийство, прежде чем они прорастут и начнут расширять свою трубу пыльцы.
С другой стороны, если пыльца и клеймо выражают несоответствие генам СИ, «сам», признание не происходит, и опыление успешно.Исследовательская группа ранее передала пыльцу ген PrpS от Полевого Мака в Arabidopsis thaliana, который самоплодороден. Когда частицы пыли, выражающие PrpS, были выставлены соответствию женским рекомбинантным белкам PrsS, ОПРЕДЕЛЕННОЕ ДЛЯ СИ признание произошло, приведя к реакции самонесовместимости с особенностями признака соблюденных в маках.Это последнее открытие, изданное в журнале, Науке, пошло один шаг вперед, поместив женский ген PrsS от мака в заводы Arabidopsis thaliana и показав, что этот ген выражен в пестиках A. thaliana и функциях, чтобы отклонить соответствие «сам» пыльца.
Тогда они продемонстрировали, что co-выражение заводов Arabidopsis thaliana и пыльца и гены СИ клейма показывает полное отклонение самопыльцы. Впервые это демонстрирует, что просто эти два гена СИ мака достаточны, чтобы установить прочную самонесовместимость в очень расходящейся самосовместимой разновидности, которая на расстоянии в более чем 100 миллионов лет в эволюционном расстоянии.
Профессор Нони Франклин-Тонг из Школы Бирмингемского университета Биологических наук и ведущий автор исследования сказали: ‘Это – основной успех, поскольку это было неуловимой, важной целью ученых завода в течение многих десятилетий. Меня часто спрашивали, почему мы работали над маком, который не связан ни с каким хлебным злаком, потому что предполагалось, что нужно было бы использовать тесно связанные гены от родственников хлебных злаков, чтобы достигнуть этого. Теперь мы можем сказать, что наше постоянство окупилось. Наши результаты открывают вопросы о том, как завод, который развили сигнальные сети, как он предполагает, что, включая эти два гена, которые действуют как замок и ключ, мы можем заставить другой сигнальный путь и физиологический результат быть определенным’.
Это исследование представляет важный шаг вперед в поисках, чтобы использовать системы самонесовместимости, поскольку потенциальная альтернатива означает порождать гибридные заводы – заводы, чьи ‘гибридная энергия’ дает им лучшие урожаи и силу, чем их родители. Профессор Крис Франклин, создайте в соавторстве на исследовании из Школы Бирмингемского университета Биологических наук, сказал: ‘Это представляет кульминацию десятилетий исследования в области S-детерминантов Самонесовместимости в надежде, что в конечном счете они могут быть переданы зерновым культурам, чтобы позволить порождать легче гибриды F1. Это исследование может обеспечить естественный механизм для производства гибридных заводов.
Способность переключить завод сам контроль за опылением над или прочь могла быть основным повышением для растениеводов и сделать его намного легче и более дешевым, чтобы произвести превосходящие гибридные растения и семена более легко’.