Czy kształt owoców może być kontrolowany przez geny? Odpowiedź na to pytanie wydaje się być oczywista. Jednak dopiero teraz amerykańscy naukowcy przybliżyli nam mechanizm, jak to się dzieje, że owoce są tak różnorodne pod względem kształtów. Ich praca trafiła nawet na pierwszą stronę prestiżowego czasopisma “Science“.

Gen SUN (nazwa pochodzi od odmiany pomidorów Sun 1642, u której odkryto go po raz pierwszy) to zaledwie jeden z dwóch znanych genów - obok OVATE, o których wiadomo, że nadają niektórym odmianom pomidorów (ich owocom) wydłużony kształt. Pomidory to rośliny uprawne najbardziej zróżnicowane ze wszystkich pod zwględem rozmiarów i kształtów ich owoców. Spotykamy odmiany o okrągłych owocach i o kształtach przypominających gruszki, czasem owalne, czasem podobne do papryki peperoni. Wszystkie pochodzą od dzikiego przodka o małych i okrągłych owocach. Jednak do tej pory niewiele było wiadomo na temat wpływu genów na zmiany morfologiczne owoców i warzyw w ogóle.

Jako obiekt badań naukowcy wybrali pomidory ze względu na duże morfologiczne zróżnicowanie ich owoców. Porównując DNA nasion wielu odmian za pomocą sekwencjonowania uczeni stwierdzili, że jeden z genów był niezwykle aktywny w owocach o wydłużonym kształcie, a wyłączony u okrągłych. Genem tym był gen SUN.

Następnie badacze wyjaśnili, w jaki sposób gen SUN jest regulowany. Okazało się, że zawiera on sekwencję IQ12 podobną do domeny IQ67 rodziny białek roślinnych. Białko IQ12 jest stosunkowo nowym odkryciem z zakresu biologii roślin. W nasionach owoców o wydłużonym kształcie sekwencja ta uległa duplikacji przy pomocy retrotranspozonu Rider. Dzięki temu większej ekspresji ulegał gen SUN dając wydłużony kształt owoców. Pomocne przy tym okazały się eksperymenty, w ktorych roślinom dającym okrągłe owoce, włączono gen SUN do ich genomu co dosłownie zaowocowało uzyskaniem podłużnych kształtów u potomstwa.

Naukowcy przyznają, że co prawda tak do końca nie został jeszcze poznany mechanizm molekularny kryjący się za kształtem owoców, ale wiadomo na pewno, że dużą rolę odgrywa tutaj aktywnośc genu SUN. Najprawdopobodniej ma on wpływ na regulację hormonów i metabolitów wtórnych w roślinie. Co ciekawe, gen SUN działa jeszcze przed zapyleniem i zapłodnieniem, a maksimum jego aktywności przypada na ok. 5 dni po kwitnięciu rośliny. Tymczasem inny znany gen wpływający na kształt owoców - OVATE - odkryty przez naukowców na Cornell University (USA), wpływa na przyszły wygląd owoców jeszcze przed zakwitnięciem w czasie rozwoju zalążni.

hlbiotech

źródło: EurekAlert!, Sciencemag.org

———————————
Oryginalna publikacja: Han Xiao et al., “A Retrotransposon-Mediated Gene Duplication Underlies Morphological Variation of Tomato Fruit”, Science 14 March 2008, Vol. 319. no. 5869, pp. 1527 - 1530, doi:10.1126/science.1153040