Ученые выяснили, как растения обмениваются генами

Биологи из Института генетики растений имени Лейбница обнаружили ключевой белок, который регулирует, как растения обмениваются генами во время размножения. Речь идет о SCEP3 - он влияет на частоту и распределение генетических обменов между хромосомами, что критически важно для разнообразия потомства.

Результаты исследования опубликованы в Nature Plants.

В основе полового размножения лежит мейоз - процесс, при котором образуются клетки с половинным набором хромосом. В его начале происходит рекомбинация: парные хромосомы обмениваются участками ДНК. Это обеспечивает генетическое разнообразие, но природа строго контролирует, где и как часто происходят такие обмены, что ограничивает возможности селекции растений.

В этом процессе важнейшую роль играет синаптонемальный комплекс - белковая структура, соединяющая хромосомы. До сих пор были известны только три белка, участвующие в его формировании у растения Arabidopsis thaliana. Теперь ученые обнаружили SCEP3 - и выяснили, что он не просто скрепляет хромосомы, но и регулирует активность обмена генами.

Исследование показало: если «выключить» SCEP3 с помощью технологии CRISPR, у потомства будут чаще происходить кроссинговеры. Так называют обмен «кусочками» ДНК, ведущий к появлению новых признаков у растений - например, цвета или устойчивости к определенной болезни. При этом исчезает разница между мужскими и женскими половыми клетками, у которых обмены обычно происходят по-разному.

По словам исследователей, белок SCEP3 встречается у многих растений, а значит, может играть ту же роль и у сельскохозяйственных культур. Понимание того, как он работает, открывает путь к более точной селекции - когда нужные сочетания генов можно получать быстрее и с меньшими потерями. Это особенно важно для выведения сортов, устойчивых к болезням, засухе и другим вызовам климата.