Селекционеры, стремясь вывести устойчивые и высококачественные культуры, часто скрещивают растения разных видов, сталкиваясь при этом с серьезным препятствием — гибридными семенами. Этот репродуктивный барьер часто не позволяет близкородственным видам производить жизнеспособные семена.
Исследование ученых Института молекулярной физиологии растений имени Макса Планка показало, что малые молекулы РНК являются важнейшим участником этого процесса.
Когда гибридные семена не развиваются, причина часто кроется в эндосперме — ткани семян растений, которая обеспечивает питательными веществами растущий зародыш. Без надлежащего развития эндосперма семена не смогут выжить.
Малые РНК передаются от материнского растения к эндосперму и контролируют активность генов в эндосперме. Когда экспрессия генов в семени нарушается, развитие семени останавливается, что приводит к его гибели.
Результаты исследования доказывают, что количество материнских малых РНК может определять, будет ли гибридное семя расти или нет. Контролируя уровень этих молекул РНК, ученые получают возможность улучшить выживаемость гибридных семян и преодолеть барьеры, которые долгое время препятствовали успешному выведению различных видов растений.
Подобный механизм распространяется не только на растения. Аналогичное явление, известное как гибридный дисгенез, происходит у плодовых мушек. В этом случае малые РНК материнской особи защищают от генетических нарушений, которые могут возникнуть, если генетический материал отца слишком сильно отклонится от нормы. Таким образом, как у растений, так и у животных материнские малые РНК играют ключевую роль в определении совместимости видов при гибридизации.
Результаты исследования открывают новые перспективные пути для усиления передачи полезных признаков между видами. Понимание молекулярных механизмов поможет селекционерам вывести более устойчивые культуры, способные противостоять экологическим стрессам, повышать урожайность и поддерживать биоразнообразие.
Семена растений — подкарантинная продукция высокого фитосанитарного риска. Только посев качественных семян, свободных от возбудителей болезней может обеспечить получение хорошего урожая. Аккредитованные лаборатории Всероссийского центра карантина растений Россельхознадзора (ФГБУ «ВНИИКР») проводят исследования всех видов подкарантинной продукции на наличие карантинных и особо опасных возбудителей болезней по оригинальным методическим рекомендациям, разработанным научными подразделениями центра.
Источник: Katarzyna Dziasek et al, Dosage-sensitive maternal siRNAs determine hybridization success in Capsella, Nature Plants (2024). DOI: 10.1038/s41477-024-01844-3