Учёные объяснили, как цветки авокадо ежедневно меняют пол

Авокадо — один из самых популярных продуктов мировой кухни, но у этого дерева есть биологическая особенность, которая долгое время ставила в тупик и садоводов, и учёных. Каждый цветок авокадо за один день успевает побывать как «женским», так и «мужским»: в разное время суток он либо принимает пыльцу, либо отдаёт её. Этот механизм, называемый временно́й дихогамией, позволяет избежать самоопыления — но его генетическая основа оставалась загадкой более ста лет. Ранее pronedra.ru рассказывала о исследования растений и пищевых материалов.

Теперь международная команда учёных из Калифорнийского университета в Дейвисе (UC Davis) и Калифорнийского университета в Риверсайде (UC Riverside) раскрыла этот секрет. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ритм, заданный одним геном

Все деревья авокадо делятся на два типа: «А-тип» открывает женские цветки утром и мужские — днём, «Б-тип» делает всё наоборот. Такое расписание вынуждает деревья опыляться перекрёстно, а не самостоятельно, что увеличивает генетическое разнообразие потомства и урожайность.

Чтобы найти молекулярный механизм этого ритма, исследователи:

• — картировали геномы сотен деревьев авокадо с разной степенью детализации;
• — фиксировали экспрессию генов в разное время суток;
• — провели несколько суток в садах, наблюдая час за часом, как тысячи цветков открываются и закрываются в ответ на малейшие изменения температуры и освещения.

Ключевым открытием стало обнаружение гена SDMYB, активность которого колеблется подобно биологическим часам и определяет принадлежность дерева к типу А или Б. Ген существует в двух вариантах (аллелях): деревья типа А несут по одному экземпляру каждого, тогда как деревья типа Б — два копии рецессивного варианта.

Почему это важно для производства авокадо

Открытие немедленно применимо на практике. До сих пор определить тип дерева — А или Б — можно было только после первого цветения, которое у авокадо наступает через 10–15 лет после посева. Теперь это можно сделать с помощью простого генетического анализа саженца.

«Это было серьёзным препятствием для селекционеров авокадо, — объясняет эволюционный генетик, профессор UC Davis Грэм Куп, старший автор исследования. — Теперь мы можем принимать решения в самом начале, а не ждать годами. Это делает селекцию несравнимо более эффективной».

Практическая ценность — очевидна: в калифорнийских садах принято засаживать около 10% площади деревьями типа Б в качестве опылителей для соседних деревьев типа А. Однако плоды деревьев типа Б коммерчески невыгодны в отличие от знаменитого сорта Хасс (тип А). Генетический маркер позволит планировать состав сада заранее, не расходуя место и ресурсы на нежелательные деревья.

Истоки в глубоком прошлом

Ген SDMYB, по оценкам учёных, сформировался более 42 миллионов лет назад — задолго до появления человека и одомашнивания авокадо. Тем не менее его практические следствия начнут ощущаться уже сегодня.

«Люди задавались этим вопросом с момента начала селекции авокадо в Калифорнии, — говорит соавтор работы Эрик Фохт из UC Riverside. — Теперь мы наконец понимаем генетику этого явления и можем использовать это знание для создания авокадо нового поколения».

Геномная редактура для изменения типа цветения пока остаётся делом отдалённого будущего, однако новые маркеры уже сейчас дают селекционерам инструмент, которого они ждали больше века.