Печеночники растут по всему миру и напоминают мох, разрастаясь на влажной почве в тени. Мужские и женские варианты печеночника узнаваемы по уникальным зонтичным структурам, которые вырастают из основания растения.
«Печеночники обладают максимальной мощностью при наименьшей структуре», – сказал профессор Юичиро Ватанабе из факультета наук о жизни Токийского университета, эксперт в области молекулярной биологии растений.
Геном печеночника структурно прост по сравнению с цветковыми растениями, которые обычно используются в исследовательских лабораториях, такими как табак и кресс-салат (Arabidopsis).
Цветковые растения эволюционно «моложе», чем печеночники, с дупликациями и дублированием генов, которые усложняют изучение их геномов.
Несмотря на эту простоту, геном печеночника, по-видимому, имеет все те же стадии жизненного цикла и способность регулировать их.
Сходство генома
Полный геном печеночника вида Marchantia polymorpha был впервые секвенирован в 2017 году международной командой, в которую вошли несколько исследователей, которые также участвовали в недавно опубликованном анализе генов.
Когда они изучили полный геном, исследователи обнаружили, что даже в простом печеночнике есть около 100 различных типов небольших молекул, называемых микроРНК, которые регулируют активность других генов.
Около восьми микроРНК печеночника были почти идентичны известным микроРНК кресс-салата. Эти восемь микроРНК очаровали исследователей, потому что предковые растения, которые превратились в современные печеночники и современный талайский кресс, разделились более 450 миллионов лет назад.
"Так зачем держать их?
Мы хотим знать, что делают эти общие микроРНК, и печеночники теперь являются удобной моделью для нашего исследования », – сказал Ватанабе.
Чтобы стать больше или воспроизвести
Большинство млекопитающих, включая человека, рождаются с клетками, которые им понадобятся во взрослом возрасте для производства собственного потомства. Растения, однако, развивают свои репродуктивные клетки только после перехода от вегетативной стадии, когда они вырастают новые листья или становятся больше, на репродуктивную стадию.
Одна из микроРНК, которая помогает цветущим растениям контролировать переход к репродуктивной стадии, также является одной из восьми микроРНК, общих для кресс-салата и печеночников. Эта микроРНК известна исследователям как микроРНК156 / 529.
Чтобы определить потенциальную роль этой эволюционно законсервированной микроРНК, исследовательская группа Ватанабе создала генетически модифицированную версию печеночника, в котором отсутствовала микроРНК156 / 529.
Эти так называемые печеночники с нокаутом микроРНК156 / 529 продуцировали репродуктивные клетки в своих вегетативных тканях, а не развивали нормальные зонтичные репродуктивные структуры, которые различают самцов и самок.
"Это было потрясающе для нас. Эти печеночники пропустили какую-то часть репродуктивного процесса, и само тело становится репродуктивным органом », – сказал Ватанабэ.
Идентификация одной и той же молекулы с аналогичной ролью в переходе от вегетативной к репродуктивной у таких разных видов растений показывает, что микроРНК156 / 529 и другие молекулы, с которыми она взаимодействует, являются частью важного модуля управления, используемого потенциально всеми наземными растениями для регулирования их репродуктивной функции. время.
Ватанабэ предполагает, что в будущем фермеры смогут измерять количество микроРНК156 / 529 в сельскохозяйственных культурах, чтобы прогнозировать время сбора урожая.
«Мы надеемся, что наши результаты вдохновят других на разработку новых приложений для воспроизводства растений», – сказал Ватанабе.