Группа ученых под руководством Цзяньцян Ву, который был руководителем партнерской группы Макса Планка в Институте ботаники Куньмин Китайской академии наук, теперь спросила, как паразитам удается синхронизировать цветение с их хозяевами. Они заметили, что растения австралийской повилики (Cuscuta australis) приспособили время своего цветения к времени своего цветения соответствующих видов растений-хозяев.
Сигнал FT, продвигающий цветок от хозяина, также определяет время цветения паразита
«Время цветения контролируется листьями, поскольку листья могут воспринимать сигналы окружающей среды и синтезировать сигнал цветения, белок под названием FLOWERING LOCUS T (FT), который проходит через сосудистую систему растения. Поэтому мы задались вопросом, как безлистный паразит, такой как Cuscuta australis, контролирует время своего цветения », – говорит ведущий исследователь Цзяньцян Ву.
В 2018 году его команда секвенировала геном C. australis и обнаружили, что многие гены, важные для регуляции времени цветения, были потеряны у C. геном австралийского. Следовательно, C. australis, похоже, не может активировать свой собственный механизм цветения.
Основываясь на том факте, что белки FT являются мобильными сигналами, исследователи предположили, что повилика подслушивает сигналы цветения, производимые листьями своего хозяина, и использует их для производства своих собственных цветов. Чтобы доказать этот сценарий подслушивания, они использовали генетически модифицированные растения-хозяева, в которых была изменена экспрессия генов FT, и это действительно повлияло на время цветения паразита. Они также соединили белок FT с зеленым флуоресцентным белком (GFP) в качестве метки и обнаружили у паразита сигнал, стимулирующий цветок растения-хозяина: меченый белок FT мигрировал от хозяина к паразиту.
Для повилики это лучшая стратегия синхронизации цветения с цветением хозяина. Если он цветет намного позже, чем его хозяин, он может вообще не иметь возможности производить семена, поскольку питательные вещества в хозяине быстро истощаются репродуктивными тканями хозяина.
Хозяин может даже быстро умереть, прежде чем паразит даже начнет производить семена. Однако, если повилика зацветает слишком рано, ее рост, вероятно, преждевременно прекращается, и она может не дать столько семян, сколько повилика, время цветения которых синхронизировано со временем цветения их хозяев.
Регрессивная эволюция: потеря генов как преимущество
В процессе эволюции паразиты растений утратили определенные черты и «передали на аутсорсинг» физиологические процессы.
В результате могут быть потеряны различные гены в их геномах. "Эта работа устанавливает, что для паразита растения потеря контроля над процессами цветения может быть выгодной, поскольку она позволяет паразиту перехватывать мобильные сигналы цветения своего хозяина для собственного использования. Таким образом, он может легко синхронизировать свою физиологию с физиологией своего хозяина », – говорит соавтор Ян Болдуин, директор отдела молекулярной экологии Института химической экологии Макса Планка.
Из-за потери гена повилика может лучше адаптироваться к паразитическому образу жизни и в конечном итоге улучшить свою физическую форму.