Эпигенетические модификации ДНК не вносят никаких изменений в последовательность нуклеотидов, зато преобразуют, если можно так сказать, их внешний вид: например, к нуклеотиду цитозину прямо в ДНК можно прикрепить метильную группу, превратив его в метилцитозин. По сути, сам генетический код в этом месте не изменится, мутации как таковой не будет, но активность гена с метилированной регуляторной областью станет другой: метилирование подавляет работу гена. (Тут мы заметим, что эпигенетические способы регуляции генетической активности одним лишь метилированием ДНК не исчерпываются.)

Растения, в отличие от животных, не делают тайны из своего эпигенетического наследования. (Фото Donald M. Jones.) Эпигенетические модификации есть у многих живых организмов, но у животных, например, они обнуляются при передаче генетического материала потомкам — уже в половых клетках ДНК освобождается от модификаций. У растений же, напротив, эти модификации передаются из поколения в поколение, и в этом случае можно с полным основанием говорить об эпигенетическом наследственном коде. Но хотя про сохранность эпигенетического кода у растений известно довольно давно, учёные до сих пор выясняют, насколько влиятельны такие модификации, как много может зависеть от них в жизни растений.

Пытаясь разобраться с этим, Фрэнк Йоханнес (Frank Johannes) из Гронингенского университета (Нидерланды) и его коллеги из Национального института здравоохранения и медицинских исследований Франции (INSERM) получили несколько линий арабидопсиса (Arabidopsis): все линии были одинаковы генетически, различаясь лишь эпигенетическими маркерами, которые переходили из поколения в поколение. Именно благодаря тому, что растения были одинаковы генетически, но различались эпигенетически, удалось показать, что эпигенетический код влияет на такие важные характеристики, как время цветения и длина первичного корня.

Результаты исследования опубликованы в Science Express. 

В данном случае авторы работы наблюдали за растениями на протяжении семи поколений, однако известно, что эпигенетические маркеры у Arabidopsis могут проходить неизменными по меньшей мере через два десятка поколений. Ещё раз скажем, что учёным впервые удалось напрямую показать связь между эпигенетическим кодом и важнейшими признаками растений: наличие или отсутствие тех или иных модификаций сопоставляли как с внешним видом и поведением растений, так и с тем, какие области ДНК несли эти модификации. С одной стороны, эти сведения имеют важное практическое значение — к примеру, для тех, кто занимается селекцией новых сортов сельскохозяйственных растений. С другой — это заставляет задуматься над путями эволюции: ведь отбор может действовать не только на уровне генетических мутаций, но и на уровне эпигенетических модификаций. 

Что до животных и человека, то тут вопрос с эпигенетическим наследованием остаётся пока довольно туманным. Есть множество примеров того, что эпигенетическое наследование у животных существует (и что таким образом может передаваться, например, ожирение), но что это за механизмы и как они работают, мы пока не очень себе представляем.

Подробнее: КОМПЬЮЛЕНТА

Растения должны точно знать время, когда цвести: чуть раньше положенного или чуть позже — и можно потерять все цветы, остаться без семян, уступить конкурентам в эволюционной гонке. Чтобы вовремя зацвести, нужно учесть множество внутренних и внешних факторов, увязать гормональный статус с продолжительностью светового дня, температурой и пр. Стоит ли удивляться, что цветение у растений контролируется целой сетью генов? 

A. thaliana, не цветущий при низкой температуре (слева) и цветущий при высокой (справа) (фото авторов работы).Исследователи довольно долго изучали эту самую сеть, но молекулярные механизмы, отвечающие, в частности, за «температурные датчики», оставались во многом неясными. Ясность тут удалось внести группе учёных из Института биологии развития Общества Макса Планка (Германия), которые сосредоточились на двух температурных генах — FLM (Flowering Locus M) и SVP (Short Vegetative Phase). А модельным объектом послужил старый добрый Arabidopsis thaliana, сиречь резуховидка Таля.

Как пишут Маркус Шмид и его коллеги в Nature, мРНК, считываемая с гена FLM, претерпевает альтернативный сплайсинг, то есть при созревании новосинтезированной мРНК из неё в зависимости от ситуации вырезаются те или иные куски, а оставшиеся монтируются друг с другом, так что в результате с одного гена можно получить разные матрицы для синтеза белка. У FLM есть два основных варианта мРНК — FLM-β и FLM-δ, и их соотношение как раз зависит от температуры: при низкой преобладает одна мРНК FLM, при высокой — другая. Молекулярная подгонка осуществляется довольно быстро: при возрастании температуры с 16 до 27 °C растению достаточно суток, чтобы сменить соотношение видов мРНК. Но регуляцию цветения разные варианты FLM выполняет в союзе с белком SVP. Когда холодно, белок FLM-β связывается с SVP, и этот белок-белковый комплекс взаимодействует с регуляторными областями в ДНК, которые отвечают за цветение. Комплекс FLM-β с SVP подавляет активность этих зон, и растение на холоде не цветёт. Если же температура повышается, то вслед за ней растёт и уровень FLM-δ, который вытесняет «холодовый» вариант из комплекса с SVP. «Тепловой» комплекс FLM-δ и SVP с регуляторами цветения в ДНК связывается плохо, и эти регуляторы активируются и запускают формирование цветков. 

То есть термодатчиком тут служит один и тот же ген, который при разных температурах даёт два разных, конкурирующих друг с другом белка, а конкретным молекулярным инструментом выступает альтернативный сплайсинг.

Очевидно, существует и какой-то механизм или особенность гена FLM, от которых зависит переключение сплайсинга с одного варианта на другой. Не секрет, что один и тот же вид растения может цвести в тех или иных широтах в разное время. И, скорее всего, это связано с вариациями в гене FLM, который переключается на разные варианты при разных пороговых температурах.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Одни орхидеи распускают свои цветки и днём и ночью, а другие – только днём. Теперь ботаники впервые обнаружили вид, который опыляется только в ночное время. Почему растение выбрало такую уникальную тактику – пока загадка.

Ширина необычного цветка составляет всего два сантиметра (фото Andre Schuiteman)Необычный цветок был найден Эдом де Фогелем (Ed de Vogel) из Голландского центра природного биоразнообразия (Netherlands Centre for Biodiversity Naturalis) во время экспедиции на остров Новая Британия. Ныне новый вид изучен, поименован, составлено его научное описание.

Произрастающая в тропическом лесу орхидея – единственная среди 25 тысяч известных видов, что цветёт лишь ночью. Её цветки распускаются в десять вечера и закрываются после восхода солнца (примерно в десять утра).

Причём распускаются диковинные цветки на одну единственную ночь и сразу увядают. Это удалось понять только после того, как Фогель привёз такое растение в Нидерланды, причём забрал его к себе домой, чтобы пронаблюдать за ним ночью.

Авторы исследования выяснили, что новичок относится к роду Bulbophyllum. В соответствии с главной особенностью растения новый вид назван Bulbophyllum nocturnum.Новичок произрастает в лесах на высоте 240-300 метров над уровнем моря и является эпифитом, то есть использует деревья как опору (фото Jaap Jan Vermeulen)

Кто опыляет новую орхидею, ещё не известно. Соавтор исследования Андрэ Шуитман (Andre Schuiteman) из Королевских ботанических садов Кью (Royal Botanic Gardens) говорит, что у учёных есть предположение: это могут быть мелкие мушки (как в случае с этой орхидеей-обманщицей).

На такое взаимодействие косвенно указывают тонкие придатки цветка, напоминающие плодовые тела некоторых видов грибков, которыми питаются мухи.

Ночные орхидеи, вероятно, обладают запахом, не обнаруживаемым людьми, но привлекающим насекомых на расстоянии. А когда те оказываются рядом, свою роль играет уже форма цветка, объясняет Андрэ.

Раскрыть все секреты B. nocturnumпомогут только новые исследования на месте. К сожалению, отмечают авторы работы, район, где найдена необычная орхидея, открыт для лесозаготовок, так что редкому виду грозит губительное вмешательство людей.

(Об исследовании ночной орхидеи подробно рассказывает статья в Botanical Journal of the Linnean Society.)

Источник:  MEMBRANA