Биологи научились определять пол финиковой пальмы
Биологи Сибирского федерального университета вместе с коллегами из Германии и Египта обнаружили гены, которые помогут идентифицировать мужские и женские растения финиковой пальмы. Это позволит отбирать на стадии рассады и выращивать экономически выгодные женские растения. Использованные в работе методики были успешно перенесены на другие объекты — бук и сосну — и позволили решить задачи, связанные с изучением климатических адаптаций в рамках Техасского проекта PINEMAP. Результаты исследования опубликованы в журнале Genetic Resources and Crop Evolution.
Финиковая пальма играет важную роль в социальной, экономической, религиозной и культурной жизни людей на Ближнем Востоке, в Северной Африке и Пакистане. Ее древесину и листья используют в строительстве и ритуальных целях во время религиозных праздников, финики — в кондитерском деле, поскольку в них содержится множество питательных веществ, а масло, получаемое из плодов, можно применять в производстве косметики. Финиковая пальма относится к двудомным растениям (у особи могут быть только мужские или женские цветки), и коммерческую выгоду приносят только женские растения, поэтому пол дерева важно определить как можно раньше.
Ученые попытались выявить ген, который позволит идентифицировать пол растения еще на стадии рассады. Они применили новый подход генов-кандидатов к сравнительному исследованию содержания и организации геномов. В качестве гена-кандидата выбрали сцепленный с полом Tormozembryo Defective (TOZ), который является специфичным для мужских деревьев осины. В финиковой пальме был обнаружен гомологичный ему ген Transducin Beta-like Protein 3 (TBL3) — он имеет сходную структуру и контролирует тот же признак. Ученые предположили, что этот ген также будет специфичным для мужских деревьев.
Для исследования отобрали растения четырех важнейших сортов. Их гаплотипы (гаплоидные генотипы — совокупности аллелей разных генов, в данном случае тесно сцепленных, т.е. расположенных на соседних участках хромосомы) идентифицировали с помощью метода скрининга однонуклеотидных полиморфизмов, которые применяются в сравнительной геномике из-за их количества и стабильности наследования. После скрининга полиморфизмов в других образцах соответствующие гаплотипы клонировали и секвенировали (установили последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК). Это позволило подтвердить предположение о том, что найденный ген (TBL3) связан с полом растения.
«Такие молекулярные маркеры — относительно простой, экономичный и дающий быстрые результаты инструмент идентификации пола растений, — рассказывает Константин Крутовский, ведущий научный сотрудник Института общей генетики имени Н. И. Вавилова РАН, руководитель лаборатории лесной геномики СФУ, профессор Техасского А&М университета (США) и Геттингенского университета (Германия). — Думаю, что аналогичные маркеры могут быть найдены для нужд российского лесного и сельского хозяйства — для тех случаев, когда нужен отбор на ранних стадиях плодовых или декоративных растений определенного пола, например непылящих гипоаллергенных деревьев для озеленения или только плодоносящих для садовых хозяйств».
В исследовании принимали участие ученые из Национального исследовательского центра в Каире (Египет) и Геттингенского университета (Германия).