Международная команда ученых под руководством Андре Маркеса из Института селекции растений Макса Планка, Кристиане Ритц из Зенкенбергского музея и Алеша Коварика из Чешской академии наук раскрыла загадку размножения шиповника. Их исследование, опубликованное в журнале Nature, объясняет, как размер центромер — особых участков хромосом — влияет на необычное наследование генов у этих растений. В перспективе открытие может помочь создать более устойчивые сельскохозяйственные культуры.

Центромера — участок хромосомы, который играет роль «якоря» при делении клетки. К нему крепятся нити веретена, растаскивающие хромосомы по дочерним клеткам. Если центромера повреждена или слишком мала, хромосома может „потеряться“.

Шиповник (Rosa canina) — самый распространенный вид дикой розы в Европе. Его плоды, известные как «шиповник», используют в чаях и даже для изготовления „щекочущего порошка“. Но главная его особенность — странный способ размножения. У большинства организмов по два набора хромосом, а у шиповника — целых пять. Казалось бы, это должно мешать нормальному делению клеток, но растение нашло выход.

Во время образования половых клеток (мейоза) только две хромосомы ведут себя как обычно, а три остаются «одиночками» и передаются только через яйцеклетку, без изменений. Это гибрид полового и клонального размножения. Ученые выяснили, что все дело в центромерах — участках, за которые хромосомы „цепляются“ при делении.

Что обнаружили:

• У «одиночных» хромосом центромеры значительно крупнее.
• В них больше повторяющихся последовательностей ДНК и белка CENH3, который помогает хромосомам прикрепляться.
• Благодаря этому механизму растение контролирует, какие гены передать потомству.

Почему это важно

Многие культурные растения, например пшеница или картофель, тоже полиплоидны — у них больше двух наборов хромосом. Это делает их выносливее, но иногда приводит к бесплодию. Если понять, как шиповник обходит эту проблему, можно улучшить селекцию.

Размер центромер — словно рычаг, с помощью которого растение решает, какие хромосомы оставить, — говорит Маркес.

Открытие может помочь:

• Создавать устойчивые культуры — если научиться контролировать наследование хромосом, можно выводить растения, устойчивые к засухе или болезням.
• Улучшить гибридизацию — многие ценные сорта теряют плодовитость из-за полиплоидии; механизм шиповника подскажет, как это исправить.
• Углубить понимание эволюции — подобные системы могут быть у других видов, просто мы о них еще не знаем.

Отметим, что исследование фокусируется на диком шиповнике, но не проверяет, можно ли применить этот механизм к другим растениям. Пока не ясно, насколько универсален этот способ — возможно, у культурных видов центромеры ведут себя иначе.

Ранее ученые нашли у растений запасной план на случай генетического сбоя.