Badania molekularne wskazują, że żeńskie narządy rozrodcze mają swój początek w roślinach kwitnących
Rośliny kwitnące, inaczej zwane okrytozalążkowymi, to największa i najbardziej zróżnicowana grupa w królestwie roślin, do której należy około 90 % gatunków roślin lądowych i około 352 000 gatunków żyjących na Ziemi. Wyewoluowanie nowych struktur rozrodczych, takich jak kwiat i jego żeńska część, słupek, odegrało ważną rolę w niezwykłym sukcesie okrytozalążkowych. To, jak słupek wyewoluował na poziomie molekularnym, jest nadal niejasne. Projekt RiceStyle miał na celu rozwiązanie tej zagadki poprzez przeprowadzenie porównawczego badania rozwoju słupka i jego podstaw genetycznych. Przy wsparciu programu „Maria Skłodowska-Curie”, naukowcy wykorzystali modelową roślinę rzodkiewnik pospolity i rozszerzyli swoje badania na odlegle spokrewnioną modelową roślinę jednoliścienną – ryż siewny (Oryza sativa L.).
Poszukiwania wspólnego przodka
Uczeni szukali na poziomie molekularnym kluczowego wydarzenia, które prawdopodobnie doprowadziło do wyewoluowania roślin okrytozalążkowych i ich szybkiej dywersyfikacji, badając czynniki zaangażowane w bezpośrednie formowanie tkanek w słupie. „Badaliśmy kilka małych podrodzin czynników transkrypcyjnych (białka zaangażowane w proces przekształcania DNA w RNA), o których wiadomo, że regulują zalążnie, szyjkę i znamię słupka w rzodkiewniku w celu określenia, czy ich funkcje sięgają linii przodków okrytozalążkowych”, mówią główny badacz dr Ludovico Dreni i koordynatorka projektu dr Cristina Ferrandiz. Naukowcy odkryli, że większość genów rzodkiewnika posiada homologi w ryżu, a wiele z nich ulega ekspresji we wczesnych stadiach rozwoju słupka. „W przypadku co najmniej dwóch grup genów kandydujących mogliśmy potwierdzić, że pełnią one w ryżu bardzo podobną funkcję jak w rzodkiewniku, ponieważ okazały się niezbędne dla specyfikacji szyjki i znamienia słupka. Ich funkcja jest bardzo stara i działała już u wspólnego przodka ryżu i rzodkiewnika, jeśli nie wcześniej”, wyjaśnia dr Ferrándiz. Te czynniki transkrypcyjne służyły w najstarszej linii roślin okrytozalążkowych prawdopodobnie do regulowania rozwoju, kształtu i funkcji nowo rozwijającego się organu, charakterystycznego dla okrytozalążkowych – słupka. Według dr Dreni, „to odkrycie pomoże w przyszłości stworzyć model ewolucji molekularnej, który wyjaśni ewolucję słupka. Coś podobnego uczyniono już w celu zbadania rozwoju i pochodzenia innych organów kwiatów – ostatecznie wszystkie te informacje i modele zostaną zintegrowane”.
Skuteczniejsze zapylanie
RiceStyle zwiększył wiedzę na temat rozwoju szyjki i znamienia słupka, która mogła by doprowadzić do ich skutecznej modyfikacji na poziomie morfologicznym i molekularnym, w celu lepszej kontroli procesu zapylania w uprawach. „Szybkość zapylania krzyżowego i samozapylania są ważnymi cechami roślin uprawnych, a zapylanie jest również jednym z procesów branych pod uwagę przy rozwoju owoców partenokarpicznych (beznasiennych), co jest cechą pożądaną w przypadku wielu owoców komercyjnych”, podsumowują naukowcy. Rozwiązanie to będzie miało znaczący wpływ na badania podstawowe i przyszłe badania stosowane, przyczyniając się do realizacji celu programu „Horyzont 2020”, jakim jest inwestowanie w przyszłe miejsca pracy i wzmacnianie pozycji UE w dziedzinie badań, innowacji i technologii, zrównoważonego rozwoju, łagodzenia skutków zmiany klimatu i doskonałości naukowej.
Słowa kluczowe
RyżStyl, słupek, okrytozalążkowe, rzodkiewnik, ryż, znamię, czynnik transkrypcyjny
