Некоторые растения восстанавливаются, копируя свою ДНК

При обгладывании жвачными животными (или повреждении учёными в лаборатории в порядке эксперимента), некоторые травянистые растения затем сверхвосстанавливаются, производя больше зелёной массы, и лучше плодоносят, чем без подобного воздействия. Учёные выяснили, каким образом происходит процесс восстановления в этих растениях. Результаты этого исследования опубликованы в журнале Молекулярная Экология (Molecular Ecology).

Данное исследование впервые показало, что способность растений сверх нормы восстанавливаться после обрезки связана с процессом, который называется дублированием генома. При этом отдельные клетки многократно копируют всю генетическую информацию.Отдельные сорта растений вида Arabidopsis thaliana (Резуховидка Таля) и Ipomopsis aggregate (Ипомопсис сборный — НА ФОТО) могут дублировать свой геном, не проходя через процесс деления клеток

Дублирование генома — не открытие, а уже несколько десятилетий известное исследователям явление. Однако, по словам Кена Пейджа — профессора биологи животных из иллинойского университета, который провёл исследование совместно с Дениэлом Скоулзом, мало кто изучал его предназначение.

«Большинство травянистых растений — порядка 90% — копируют свой геном», — говорит Пейдж. «Мы хотели бы знать, для чего служит это процесс».

В своем исследовании, проведенном в 2011 году, Пейдж и Скоулз показали, что растения, для которых характерно копирование генома, хорошо восстанавливаются после повреждения. Исследователи считают, что именно дублирование генома даёт им толчок для этого.

Это и последующее исследование было направлено на изучение Резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana) — растения из семейства капустные, которое часто используется в качестве лабораторного объекта. Данное растение является аналогом лабораторной мыши в ботанике, его геном намного меньше, чем у других цветковых, и поэтому был расшифрован первым. Некоторые виды из рода Резуховидок проявляют дупликацию генома, а другие — нет. В частности, вид Резуховидка Таля способен накапливать множество копий всех своих хромосом в отдельных клетках.

В своём новом исследовании Скоулз скрестил один вид резуховидки, способный к копированию генома, с другим, не имеющим такой способности. Если связь между дублированием ДНК и восстановлением — случайное совпадение, то, по мнению Скоулза, у потомства её быть не должно.

«Однако данная связь сохранилась и у потомства», — говорит Скоулз. «Это — первое доказательство того, что данные особенности, по всей видимости, зависят друг от друга».

Для дальнейшей проверки своей гипотезы, Скоулз экспериментально усилил способность резуховидки к дублированию генома. Он выбрал линию, не имеющую такой черты, для которой также наблюдалось существенное снижение плодовитости при травмировании.

Как и ожидалось, полученное в результате скрещивания растение унаследовало способность активно восстанавливаться после повреждения, сообщают исследователи.

«Мы смогли устранить негативные последствия от повреждения растения», — сказал Скоулз. «Повреждённые и неповреждённые экземпляры одинаковы по способности к плодоношению».

При дублировании генома, по словам Скоулза, клетки увеличиваются, и образуется больше копий отдельных генов, а также, вероятно, синтезируется больше белка и прочих молекул, стимулирующих рост клеток. Он сказал, что проверит эти идеи в будущих исследованиях.