Naukowcy pomagają rozwiązać zagadkę podwójnego zapłodnienia roślin kwitnących
Biologowie z Japonii, Wielkiej Brytanii i USA odkryli, że gen DUO POLLEN1 (DUO1) odgrywa zasadniczą rolę w podwójnym zapłodnieniu roślin kwitnących. Nowe badania, opisane w czasopiśmie PLoS Genetics, znacznie poszerzają naszą wiedzę na temat procesu o decydującym znaczeniu dla sukcesu ewolucyjnego roślin kwitnących, poznanego dotąd w niewielkim tylko zakresie. Profesor David Twell z Uniwersytetu w Leicester w Wielkiej Brytanii, który prowadził badania, wyjaśnił, że rośliny kwitnące, inaczej niż zwierzęta, potrzebują nie jednej lecz dwóch komórek nasiennych dla udanego zapłodnienia: "Jedna komórka nasienna łączy się z komórką jajową, aby powstał zarodek, a druga łączy się z komórką centralną, aby wytworzyć bogatą w składniki pokarmowe tkankę endospermy wewnątrz nasienia" - powiedział. Według naukowców, główną tajemnicą procesu podwójnego zapłodnienia był "sposób, w jaki pojedynczy pyłek może wytworzyć parę komórek nasiennych niezbędnych do zapewnienia płodności i wytworzenia nasienia". Zespół zbadał roślinę Arabidopsis, która jest częstym obiektem badań w dziedzinie biologii roślin, odkrywając, że gen DUO1 odgrywa decydującą rolę w kontrolowaniu podziału prekursorowych komórek reprodukcyjnych Arabidopsis na bliźniacze komórki nasienne. W rzeczywistości gen pełni podwójną rolę, zapewniając podział prekursorowych komórek nasiennych oraz spełnianie przez nie wyspecjalizowanej funkcji komórek nasiennych. Dokładniej, naukowcy wykazali, że DUO1 jest niezbędny do wytwarzania zarówno białka, które kontroluje podział komórki, jak i do aktywacji niezbędnej do różnicowania i zapłodnienia komórek. W rzeczywistości jest odpowiedzialny za "włączanie" zdolności komórek nasiennych rośliny do zapłodnienia. Co więcej, zespół odkrył, że geny ściśle związane z DUO1 występują również u wielu innych odmian roślin, w tym mchu, co sugeruje, że DUO1 może stanowić część sieci regulacyjnej komórek nasiennych, która rozwinęła się przed pojawieniem się pyłku i kwiatów. Dalsze badania w tej dziedzinie mogą - czytamy w raporcie z badań - "pogłębić wiedzę na temat ewolucji mechanizmów regulacyjnych w rozwoju linii płciowej roślin [tj. rodu komórek generatywnych] i ich znaczenia w podwójnym zapłodnieniu roślin kwitnących". Naukowcy są przekonani również, że dalsza analiza dostarczy nowych informacji nt. sposobu, w jaki DUO1 aktywuje swoje cele oraz jak sam jest aktywowany. Identyfikacja roli DUO1 w specyfikacji komórki generatywnej powinna umożliwić opracowanie precyzyjnej sieci regulacyjnej gametogenezy męskiej (proces, w którym komórki są różnicowane na nasienie lub jaja) - jak przypuszczają - "oraz badania porównawcze nad kontrolą wytwarzania komórek nasiennych". Uwzględniając niedawny opis niezależnego mechanizmu grupy regulacji cyklu męskich komórek generatywnych, ostatnie odkrycia znacznie pogłębiają naszą wiedzę na temat mechanizmów molekularnych zaangażowanych w stopniową reprodukcję roślin i wytwarzanie nasion. "Te prace dają pierwszy dokładniejszy obraz mechanizmów, za pośrednictwem których rozwój cyklu komórkowego i różnicowanie gamet są koordynowane w roślinach kwitnących" - czytamy w podsumowaniu. Profesor Twell dodał, że badania mogą pomóc rozwikłać tajemnicę początków ewolucji komórek nasiennych roślin oraz zapewnić nowe narzędzia molekularne do oddziaływania na płodność roślin i wytwarzanie nasion hybrydowych. Prace mogą również przyczynić się do lepszego kontrolowania przepływu genów w uprawach transgenicznych, w których może zajść konieczność wyeliminowania udziału męskiego ("męska sterylizacja" roślin zapewnia pewne korzyści komercyjne, takie jak dłuższy okres przechowywania kwiatów).
Kraje
Japonia, Zjednoczone Królestwo, Stany Zjednoczone