Появление культурной кукурузы объяснили единственной мутацией

Початки кукурузы различных сортов.

Изображение: Wikimedia Commons

Биологи из Висконсинского университета в Мадисоне нашли замену в аминокислотной последовательности регуляторного белка tga1, которая может быть ответственна за ключевое отличие культурной кукурузы (Zea mays) от ее дикого предка — теосинте (Euchlaena mexicana). Исследование опубликовано в Genetics.

Транскрипционный фактор tga1 отвечает за формирование початка и расположение зерен в нем. Когда ученые сопоставили аминокислотные последовательности tga1 из нескольких образцов кукурузы и теосинте, оказалось, два вида отличаются только в одном сайте, причем у теосинте в этом месте белка находилась аминокислота лизин, а в кукурузе она был заменена на аспарагин.

Ранее уже было известно семь аминокислотных отличий в tga1 у кукурузы и теосинте. Однако в новой работе впервые удалось показать, что шесть из них являются всего лишь внутривидовыми полиморфизмами, то есть встречаются у разных растений одного вида. И только  седьмая замена, — лизина на аргинин — имеется у всех исследованных сортов кукурузы. Как показали авторы, эта замена приводила к важным изменениям в свойствах белка. В кукурузе tga1 формирует более прочные димеры (многие подобные белки работают в такой форме), что превращало его из активатора в репрессора регулируемых им генов.

Все это позволило авторам предположить, что именно данная аминокислотная замена сделала теосинте голозёрным злаком, «превратив» его в культурную кукурузу. У таких злаков плод (зерно) лишено покрывающих чешуй, которые существенно усложняют обработку колосьев во время сбора урожая. От своего дикого предка кукуруза принципиально отличается расположением зерен в початке: они открыты и прочно крепятся к центральному цветоносу. Напротив, в теосинте зерна покрыты защитной оболочкой, при вскрытии которой они обычно рассыпаются.

Кукуруза Zea mays является единственным культурным представителям своего рода. Она была одомашнена около 9000 лет назад на территории Мексики.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.