Исследователи из США впервые проследили за тем, как меняется активность растений в процессе формирования их семян, что позволило им составить «карту» этих изменений и выявить ключевые участки ДНК, задействованные в данном процессе. Об этом сообщила пресс-служба Института биомедицинских исследований имени Уайтхэда.
«Наблюдения последних лет показывают, что тепловой стресс оказывает крайне негативное влияние на процесс формирования семян многих культурных растений. Для разрешения мирового продовольственного кризиса нам необходимо понять на фундаментальном уровне то, как именно формируются семена разных культур, накапливают нутриенты и переживают неблагоприятные условия среды», — заявила научный сотрудник Института биомедицинских исследований имени Уайтхэда (США) Мэри Геринг, чьи слова приводит пресс-служба организации.
Геринг и ее коллеги сделали большой шаг к получению подобных сведений, создав первую в мире карту, которая отражает изменения в активности генов на разных этапах формирования семян арабидопсиса, популярного в науке модельного растения и одного из родственников капусты. Для ее составления исследователи собрали большое число проб клеток из формирующихся семян этого растения в первые семь дней после опыления его цветов.
При анализе каждой такой пробы ученые извлекали из нее одиночные клетки, сортировали их по типам и замеряли доли присутствующих в них молекул так называемой матричной РНК (мРНК). Они представляют собой «рабочие копии» генов, которые используются клетками в процессе производства белков и сигнальных молекул. Это позволяет отслеживать уровень активности тех или иных участков ДНК, замеряя долю связанных с ними молекул мРНК в клетке.
Проведенные учеными замеры концентрации мРНК на разных стадиях развития семян позволили им выявить несколько генов, управляющих размерами и скоростью роста плодов арабидопсиса, а также открыть ранее неизвестную популяцию клеток, которые непосредственно отвечают за формирование запасов крахмала и других питательных веществ. Также исследователи выявили наборы генов и группы клеток, отвечающих за формирование разных слоев оболочки семян.
Данные сведения, как надеются исследователи, помогут агрономам, биологам и генетикам изучить процесс формирования семян у важнейших культурных растений и разработать подходы, позволяющие управлять их размерами, количеством, стойкостью к неблагоприятным условиям среды и другими параметрами. Это позволит повысить урожайность сельхозкультур и приспособить их к росту в условиях быстро меняющегося климата планеты, подытожили биологи.