Энологи Калифорнийского университета в Дэвисе определили генетическую основу пола у виноградной лозы, одной из старейших и наиболее ценных сельскохозяйственных культур в мире.
В новых исследованиях, опубликованных в журнале Nature Communications, профессор виноградарства и энологии Дарио Канту и Мелани Массоннет, ведущий автор и доктор наук в лаборатории Канту, предлагают новую модель эволюции пола «до и во время» окультуривания виноградной лозы почти 8 000 лет назад. Их работа может найти широкое применение в селекции винограда и других видов растений.
Все дикие виды винограда (род Vitus) являются двудомными: мужские и женские цветки расположены на отдельных растениях. Мужские растения имеют цветки с уменьшенными пестиками, а женские - цветки с недоразвитыми тычинками.
Только один вид Vitis, культивируемая виноградная лоза Vitis vinifera ssp., вернулась к гермафродитизму, что привело к появлению виноградных лоз с идеальными цветками, которые имеют одновременно функциональные и пестики и тычинки.
«Идентификация генов и мутаций, которая приводит к половой дифференциации растений, всегда была серьезной задачей», - отметил Канту. «Мы показываем, как основной признак одомашнивания обоеполых цветков в виноградной лозе, вероятно, определяется действием двух отдельных генов, содержащихся в локусе, связанном с полом».
Сравнение генов определения пола у дикого и культурного винограда.
Для раскрытия молекулярных механизмов, связанных с определением пола, были построены геномы двух женских и трех мужских диких сортов винограда и пяти окультуренных обоеполых образцов, в том числе хромосомный геном Каберне-Совиньон (самый распространенный в мире сорт винограда). Сравнивалась структура локуса определения пола, его последовательность и гены между мужскими, женскими и обоеполыми особями.
«Беспрецедентный объем полученных данных, подтверждает модель определения пола. Рецессивные мутации мужского и женского бесплодия у предковых особей гермафродита приводили к появлению дикорастущих видов, а также к редкой рекомбинации во время одомашнивания, которое приводило к гермафродитизму у культивируемых виноградных лоз», - сказал Канту. «Исходя из результатов, мы предполагаем, что растения женского пола появляются в результате рецессивной делеции в гене, необходимом для прорастания пыльцы, в то время как мужские лозы возникают в результате доминантной мутации во втором гене, что приводит к бесплодию».
Полученные результаты и применяемые методы особенно ценны для селекции винограда и углубленного понимания определения пола у винограда и других видов растений.
