Ученые определили группу генов и регуляторных путей, которые могут отвечать за превращение тычинок в лепестки и формирование махровых цветков у декоративного растения кливия киноварная (Clivia miniata). Исследователи секвенировали цветочные почки и листочки околоцветника у растений с простыми, полумахровыми и махровыми цветками. Работа, опубликованная в журнале BMC Plant Biology, связывает изменения в экспрессии генов с метаболизмом, передачей сигналов растительных гормонов и формированием цветка. Авторы подчеркивают, что исследование предлагает набор генов-кандидатов для дальнейшего изучения, но пока не устанавливает точную причинно-следственную связь.
Сравнив экспрессию генов у трех типов цветков, ученые выявили более 44 тыс. генов с различной активностью в цветочных почках и более 40 тыс. – в листочках околоцветника. Эти гены преимущественно участвуют в обменных процессах и сигнальных путях фитогормонов. Анализ также обнаружил 209 транскриптов, связанных с гормонами, включая ауксин, гиббереллин и жасмоновую кислоту. Это указывает на то, что у разных форм цветков активность нескольких гормональных систем различается.
Результаты показали скоординированные изменения в этих системах, однако не доказывают, что какой-либо отдельный гормон напрямую вызывает превращение тычинок в лепестки. Изменения затронули несколько групп транскрипционных факторов, а также MADS-box гены. Особое внимание исследователи уделили гену CmPI_1, экспрессия которого заметно различалась у разных типов цветков.
Сетевой анализ генной коэкспрессии помог выявить модуль генов, тесно связанный с процессом образования лепестковидных тычинок. Этот модуль объединил ключевые транскрипционные факторы, ген CmJAR1L из сигнального пути жасмоновой кислоты и уже упомянутый ген CmPI_1. Таким образом, анализ помещает гены-кандидаты в регуляторную схему, связывающую гормоны и формирование цветка, но не подтверждает, что эти связи являются причинными.
Чтобы подтвердить результаты, экспрессию 13 ключевых генов-кандидатов проверили методом количественной ПЦР в реальном времени. Измерения подтвердили, что их активность коррелирует со степенью «махровости» цветка. В частности, ген CmPI_1 был значительно более активен в почках махровых цветков. В совокупности полученные данные формируют основу для дальнейших исследований, которые помогут определить точный молекулярный механизм этого явления.