Ученые обнаружили новый сигнальный пептид, который помогает пыльцевым трубкам находить яйцеклетку у растений. Его назвали NPA1  (Non-Defensin Peptide Attractant 1), и он не похож на ранее известные молекулы-аттрактанты. До этого считалось, что все такие сигнальные вещества у двудольных растений относятся к группе дефензин-подобных пептидов, богатых цистеином (CRP). Но NPA1 работает иначе — у него другая структура, и он привлекает пыльцу даже без типичных для CRP особенностей.

Результаты опубликованы в издании Seed Biology.

Оплодотворение у цветковых растений — сложный процесс. После того как пыльца попадает на пестик, она прорастает в виде трубки, которая должна точно добраться до семязачатка. Направляют ее специальные вещества, выделяемые клетками-синергидами. У арабидопсиса (резуховидки Таля) уже находили несколько таких сигнальных молекул, например LURE и XIUQIU, но даже их недостаточно для полной точности наведения. Это намекало, что есть и другие, еще неизвестные аттрактанты.

Синергиды — две клетки в женском гаметофите цветковых растений, которые фланкируют яйцеклетку. Они выделяют сигнальные вещества, направляющие пыльцевую трубку к семязачатку, а после оплодотворения разрушаются.

Команда Хун-Цзю Ли из Университета Китайской академии наук решила найти их. Они проанализировали гены, которые работают в синергидах и зависят от регулятора MYB98. Так выделили шесть кандидатов, среди которых оказались NPA1 и его близкий родственник NPA2. Оба пептида синтезируются только в синергидах, но только NPA1 реально притягивает пыльцевые трубки — правда, слабее, чем LURE. Если убрать ключевые аминокислоты (цистеины), он теряет эту способность.

Интересно, что NPA1 избирателен — он лучше привлекает пыльцу своего вида и близкородственных растений. Когда его искусственно добавили в мутанты myb98, у которых нарушено оплодотворение, пыльцевые трубки стали чаще находить цель, но семян все равно образовалось меньше нормы. Это значит, что NPA1 важен именно для наведения, а не для последующих этапов.

Что это дает

• Новый инструмент для управления оплодотворением у растений.
• Возможность преодолевать барьеры при скрещивании разных видов.
• Шанс улучшить урожайность культур, если научиться усиливать сигнал NPA1.

Практические применения:

1. Гибридизация — если добавить NPA1 к растениям, которые плохо скрещиваются, можно повысить шансы на успешное оплодотворение.
2. Сельское хозяйство — синтетические аналоги пептида могут увеличить завязываемость семян у культурных растений в неидеальных условиях.
3. Биотехнологии — понимание альтернативных механизмов наведения пыльцы поможет создавать ГМ-растения с контролируемым размножением.

Важно понять, насколько универсален NPA1. Исследование проведено на арабидопсисе, а у других двудольных (например, томатов или бобовых) могут быть свои нюансы. Кроме того, авторы не проверили, как пептид ведет себя в присутствии других аттрактантов — возможно, в природе он работает только в комплексе с CRP.

Ранее ученые заявили, что растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь.