Генетическое понимание овульферного развития в широких масштабах
Изучая немодельные виды, исследователи постоянно сталкиваются с труднейшей задачей получения четких функциональных данных. Это особенно касается гимнастики, поскольку практически отсутствуют функциональные подходы к изучению генетических механизмов, лежащих в основе развития гимнастики. Тем не менее, такие функциональные исследования могли бы помочь в решении основных эволюционных вопросов растительной биологии.
Как, например, давние вопросы о происхождении и ранней эволюции цветка ангиосфермы. Для решения этой проблемы было предложено изучить естественных мутантов, обладающих специфическими аномалиями. Таким образом, можно было бы идентифицировать гены, участвующие в определенных механизмах развития, не прибегая к трансгенным подходам.
Одним из примеров такого мутанта с несколькими интересными характеристиками является акроконическая разновидность, встречающаяся в природе. Такое раннее конусообразование норвежской ели приводит, помимо дикорастущих, к образованию морфологических атипичных женских конусов, которые образуются при постепенном превращении вегетативных побегов в женские структуры. Учитывая эти недостатки в установке конусов и морфологии конуса, изучение акроконы могло бы ответить на ключевые вопросы, касающиеся механизмов развития репродуктивных органов гимнастики.
Карловарский этал показывает, что акроконические мутантные хвойные породы развивают аберрантные яичниковые чешуи, состоящие из трех долей, а не из одной структуры, как в диком виде. Хотя точные генетические мутации или мутации, лежащие в основе акроконических фенотипов, еще не определены, изменения в экспрессии генов описаны.
Недавно было высказано предположение, что регуляция гена, во время конусообразования акроконы, связана с ранним конусообразованием фенотипа.
Экспрессия при развитии мутантных конусов акроконы
Многие другие гены могут иметь дифференциальный паттерн экспрессии в яичниковом масштабе развития, в свете отсутствия экспрессии возникает соблазн интерпретировать акроконические овульевые аномалии. В ангиосфермах ортологии генов функционируют в спецификации и определении репродуктивных органов частично избыточно с каноническими генами, принадлежащими подсемейству “Sepallta” генов.
Интересно, что акроконический яичниковый фенотип, похоже, обладает характеристиками, соответствующими этой функции. Развитие яичниковых органов у акроконы, похоже, более бросковидное, поэтому акроконе может не хватать соответствующего детерминированного развития яичникового масштаба.
Еще один заслуживающий внимания фенотип, связан с яйцеклетками. Обратите внимание, что акроконические яйцеклетки часто имеют вертикальные яйцеклетки, что означает, что микропила направлена в сторону от оси конуса. Яйцеклетки напротив, инвертированы. Вместе взятые, данное исследование мутанта акроконы предполагает возможную функцию в репродуктивном развитии путем определения идентичности органов и меристем в гимнастических имплантатах.
Также замечают, что аберрантная яичниковая организация в акроконических мутантных конусах удивительно похожа на некоторые рода палеозойских хвойных пород. Какую биологическую интерпретацию этому наблюдению можно дать? Если мы поймем механизм регулирования конкретных морфологических изменений в сохранившихся видах и будем наблюдать аналогичные изменения в записях ископаемых, то возможно, что механизм, ответственный за эти эволюционные изменения, также схож.
В случае акроконы это означает, что генетический механизм, задействованный в переходном ряду ископаемых яичниковых органов, может быть аналогичен механизму, ответственному за акроконические овульферные фенотипы. Предполагается, что эволюционное сокращение яичниковых органов может быть связано с постепенным расширением подобного гена, вследствие его функции в детерминации меристем в арабидопсисе.
Однако, учитывая дифференциальную экспрессию в акроконе и сходство его яичниковых органов с органами псевдовольции, можно было бы также дать альтернативную интерпретацию. Вместо этого гена, мы предполагаем, что изменения экспрессии древнего подобного гена могут быть причиной овульферических сокращений, наблюдаемых в ископаемом материале. Например, пространственное расширение экспрессии из центральной области в более боковые и апикальные области яичниковых органов позволило бы ускорить и преждевременно остановить развитие яичниковидных отложений.
Обе интерпретации, включающие подобные гены, не обязательно являются взаимоисключающими, поскольку усиление детерминированности в овульферном масштабе может представлять собой взаимодействие этих генов.
Однако есть одно важное предостережение. Хотя яичниковые органы акроконы действительно поразительно похожи на псевдовольцию, эта элегантная эволюционная интерпретация требует больше молекулярных доказательств в акроконе и строгие генетические исследования могут укрепить или опровергнуть вышеупомянутые эволюционные гипотезы.
В частности, функциональная характеристика генов, участвующих в развитии репродуктивных органов, может иметь большое значение. Однако именно в этом и заключается проблема, поскольку функциональные исследования в гимнастике остаются ограниченными без трансгена.
В этом контексте ранний конусообразный фенотип мутанта акроконы и появление генома могут ускорить разработку эффективного протокола трансформации гимносперм . До этого времени хорошо проведенные исследования в естественных мутантах гимнастических конусов, подобные тем, что описаны в, могут дать нам эти драгоценные признаки генетики развития гимнастического конуса.