Исследователи из Университетского колледжа Дублина идентифицировали ключевой генетический механизм, отвечающий за определение пола у конопли и хмеля. Согласно результатам работы, опубликованным в журнале New Phytologist, за этот процесс отвечает специфический участок на X–хромосоме, получивший название Monoecy1. Открытие меняет устоявшиеся представления в растительной генетике, так как ранее основная роль в формировании мужских признаков традиционно отводилась Y–хромосоме.
Биологи установили, что регион Monoecy1 состоит из трех тесно связанных генов, которые действуют как биологический переключатель. Генетическое картирование и анализ экспрессии генов показали, что именно этот сегмент управляет развитием растения по мужскому, женскому или однодомному типу. Аналогичная структура была обнаружена и у хмеля, входящего в то же семейство коноплевых. Это указывает на то, что механизм определения пола сформировался еще до эволюционного разделения этих видов, произошедшего около 28 миллионов лет назад.
Результаты исследования имеют существенное значение для агропромышленного сектора. В пивоваренной промышленности ценятся исключительно женские растения хмеля, так как только их шишки содержат необходимые эфирные масла для придания напитку аромата. В производстве технической и медицинской конопли женские особи также являются приоритетными из–за высокой концентрации каннабиноидов. Возможность точно определять и контролировать пол растений на генетическом уровне позволит аграриям минимизировать производственные риски и стандартизировать урожайность.
Использование выявленного механизма открывает перспективы для создания новых сортов в биоинженерии. Селекционеры смогут эффективнее выводить однодомные культуры, оптимальные для производства промышленного волокна, и ускорять циклы размножения растений без необходимости трудоемкой ручной идентификации пола на ранних стадиях роста. Подобный подход снижает зависимость хозяйств от внешних условий среды и повышает общую рентабельность растениеводства.
Проект был реализован при участии специалистов из Университета Париж–Сакле и получил поддержку государственного агентства Research Ireland. По мнению авторов исследования, понимание роли X–хромосомы в половой диморфности растений заставляет пересмотреть существующие филогенетические модели. Дальнейшее изучение Monoecy1 может помочь в поиске аналогичных систем у других двудомных культур, что расширит инструментарий современной аграрной науки.