Международная команда учёных, возглавляемая профессорами Дуань Цяохуном из Шаньдунского сельскохозяйственного университета в Китае и Элис Чунг из Массачусетского университета в США, раскрыла молекулярные механизмы репродуктивного барьера у растений семейства брассиковых (крестоцветных).
Исследователи разработали технологию, которая открывает новый подход к размножению между разными видами сельскохозяйственных культур. Они утверждают, что нашли способ скрещивать раннеспелый сорт капусты пак-чой с другими овощными культурами, такими как горчица. Новая технология может привести к межвидовой селекции овощей, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
В естественных условиях рыльце раскрывшегося цветка подвергается воздействию пыльцы своего же вида, а также близкородственных и других видов, поэтому растение должно реагировать по-разному на пыльцу других сельскохозяйственных культур. С одной стороны, природа заложила механизм отторжения близкородственных связей, предотвращая потерю разнообразия потомства из-за инбридинга. С другой стороны, растение отвергает пыльцу отдалённых видов, чтобы сохранить генетическую целостность.
Один и тот же овощ, выращенный на двух континентах, может оказаться репродуктивно изолированным из-за отсутствия непрерывного обмена генами в течение длительного периода. Однако до сих пор было мало что известно о молекулярных механизмах, регулирующих эти системы совместимости и их взаимосвязи у семейства брассиковых.
В ходе экспериментов учёные обнаружили, что процесс контролируется с помощью активных форм кислорода (АФК). Когда рецептор рыльца обнаруживает самоопыльцу, он активирует выработку АФК и подавляет рост пыльцы, предотвращая самоопыление.
Основываясь на этом механизме, исследователи создали технологию разработки новых сортов, при которой происходит межвидовое скрещивание.
В сельскохозяйственном производстве искусственный отбор ускоряет естественный процесс размножения. Некоторые культуры часто теряют полезные качества, например устойчивость к болезням, в процессе длительного селекционного процесса. А вот дикие виды, наоборот, научились лучше бороться с заболеваниями и вредителями вследствие эволюции в дикой природе.
Традиционно репродуктивный барьер препятствует размножению между разными видами растений. Если бы его можно было преодолеть, то учёные встроили бы в геном культивируемых видов гены диких видов.
Благодаря межвидовой селекции капуста пак-чой, выращиваемая в Китае, может приобрести устойчивость к болезням, переняв ген устойчивости к ним у полевой горчицы, выращиваемой в Европе.