Учёные из Китая установили ген, который предположительно отвечает за смертельную мутацию у соевых бобов. Из-за этого генетического сбоя всходы желтеют и погибают на ранней стадии, не успевая дать урожай. Результаты исследования, проведённого специалистами Яньтайского университета и академий сельскохозяйственных наук провинций Хэбэй и Хэнань, опубликованы в журнале BMC Plant Biology.
Исследователи изучали рецессивную мутацию yll (yellow-leaf lethal – «жёлтый смертельный лист»). У растений, унаследовавших дефектный ген от обоих родителей, резко падает содержание хлорофилла, нарушается работа фотосинтетической системы, и они не выживают. Такие мутации служат для генетиков инструментом, который помогает понять фундаментальные механизмы жизнедеятельности растений.
С помощью генетического картирования учёные смогли сузить область поиска до небольшого участка на 10-й хромосоме сои. В этом интервале располагаются всего два гена, что значительно упростило задачу по определению конкретного виновника мутации.
Основным «подозреваемым» стал ген Glyma.10G090700 (условно названный GmPAO7), который кодирует фермент полиаминоксидазу. Анализ показал, что у мутантных растений этот ген работает некорректно: из-за ошибки сплайсинга в зрелой матричной РНК сохраняется лишний фрагмент (интрон), который в норме должен удаляться.
Этот дефект приводит к катастрофическим последствиям на молекулярном уровне. Вместо полноценного белка из 500 аминокислот клетка синтезирует лишь короткий нефункциональный фрагмент из 32 аминокислот. Растение фактически лишается жизненно важного фермента. Электронная микроскопия подтвердила, что у мутантных саженцев нарушена внутренняя структура хлоропластов – органелл, где происходит фотосинтез.
Исследование также выявило масштабные изменения в работе сотен других генов, связанных с фотосинтезом и обменом веществ. Однако авторы работы подчёркивают, что это, скорее всего, не прямой эффект мутации, а каскадная реакция организма на отмирание хлоропластов и общее ухудшение состояния растения.
Хотя собранные доказательства указывают на ген GmPAO7, для окончательного подтверждения его роли потребуется дополнительный эксперимент. Учёные планируют ввести здоровую копию гена в геном мутантного растения, чтобы проверить, устранит ли это дефект. Если гипотеза подтвердится, это не только пополнит список изученных генов сои, но и привлечёт внимание к ошибкам сплайсинга как к одной из причин серьёзных нарушений в развитии сельскохозяйственных культур.