Ученые выяснили, что ген RLF, важный для развития корней у цветковых растений, также образует органы растений, появившихся более 400 миллионов лет назад и не имеющих настоящих корней — печеночников. Это открытие помогает понять, как эволюция использовала один и тот же механизм для разных целей в растениях. Работа опубликована в журнале New Phytologist.
Печеночники появились примерно 485 миллионов лет назад, что делает эту группу растений одной из самых древних на планете. Это маленькие растения с плоским телом — слоевищем, у которых нет настоящих корней, встречающихся у современных растений. Вместо корней у печеночников есть ризоиды — тонкие нити, которые помогают им прикрепляться к почве и впитывать воду. Эти растения распространены по всему миру, особенно во влажных местах, и считаются одними из самых простых по строению среди мохообразных. Первые настоящие корни у растений появились позже, примерно 400 миллионов лет назад, когда наземные растения стали более сложными, смогли лучше питаться и расти.
Ученые исследовали ген RLF, который у более продвинутых растений, например Arabidopsis thaliana, отвечает за развитие боковых корней. Они предположили, что этот ген может быть важен и для древних видов, не имеющих настоящих корней, например печеночников Marchantia polymorpha.
Исследователи создали печеночники с «выключенным» геном MpRLF (аналогом RLF у Marchantia). У таких мутантов были серьезные нарушения органов, задержка роста таллома (главный орган растения) и нарушение образования органов размножения.
Чтобы подтвердить сходство функций генов RLF у Arabidopsis и MpRLF у Marchantia, ученые провели эксперименты по взаимной замене генов. Они ввели ген Arabidopsis в печеночников (без функционального гена RLF) и наоборот — ген печеночников в Arabidopsis. В обоих случаях исследователи отметили восстановление нормального развития, что говорит о взаимозаменяемости генов.
Ген RLF отвечает за синтез белка со структурой, похожей на цитохром b5, который связывает гем — молекулу, участвующую в переносе энергии внутри клетки. Ученые выделили белки RLF и MpRLF и подтвердили их способность связывать гем.
Для анализа транскриптома исследователи использовали образцы РНК из 16-дневных талломов и сравнивали экспрессию генов между дикорастущими и мутантными растениями. Результаты подтвердили, что MpRLF играет ключевую роль в регуляции генов, необходимых для нормального развития растений на ранних этапах жизни.
«Тот факт, что RLF играет важную роль в развитии органов, по крайней мере, с момента зарождения наземных растений, является примером того, как эволюция часто использует существующие механизмы для новых функций, таких как развитие корней, которые развились только после того, как печеночники и мхи ответвлялись от других наземных растений», — рассказал Фукаки Хидэхиро из Университета Кобе.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
