Филогенетический и функциональный анализ генов, ассоциированных с апомиксисом у представителей рода
Boechera

 

Абстракт: Половой процесс способствует возникновению большого разнообразия новых форм и признаков у живых организмов. В результате естественной и искусственной гибридизации близкородственных и отдаленных организмов в первом поколении гибридов часто возникает явление, называемое гетерозисом (увеличение жизнеспособности гибридов), выражающееся в лучшем росте, устойчивости и приспособляемости организмов к окружающей среде, а у растений также сопровождающееся увеличением урожайности, улучшенными пищевыми свойствами семян и плодов, либо качественно лучшими техническими характеристиками растительного сырья. Однако, в результате мейоза и рекомбинации в последующих поколениях происходит расщепление выгодного сочетания аллелей, определяющего ценные признаки. Кроме того, гибридизация часто сопровождается возникновением полиплоидии, анеуплоидии, заменой гомеологичных хромосом, наличием аберрантных хромосом и невозможностью воспроизведения образовавшихся гибридов половым путем. Одним из хорошо известных механизмов, который может предотвратить эти явления и продуцировать «клоны» материнских растений, является апомиксис, который часто описывают как способ бесполого размножения через семена, встречающегося в природе как минимум в 400 семействах растений (Carman 1997; Koltunow and Grossniklaus 2003; Брюхин 2017). 

При апомиксисе мейоз модифицируется, либо полностью отсутствует, а генетически идентичные материнскому растению зародыши развиваются без оплодотворения, путем партеногенеза. К сожалению, молекулярные механизмы, лежащие в основе апомиксиса, плохо изучены (Koltunow and Grossniklaus 2003; Брюхин 2017). Понимание генетических компонентов, регулирующих апомиксис, необычайно важно для изучения развития и эволюции растений, а также для внедрения признаков апомиксиса в сельскохозяйственные растения, которые смогут реализовывать воспроизведение гибридной силы гетерозиса в неограниченном ряду последующих поколений этих растений.

Таким образом, фундаментальной задачей, на которую направлен заявляемый проект, является изучение генетических механизмов, контролирующих апомиксис посредством выявления геномных и транкриптомных различий половых и апомиктичных форм, а также функциональный анализ генов-кандидатов, ассоциированных с апомиксисом и их филогенетический и эволюционный анализ. Важная и нетривиальная задача, которая до сих пор остается неисследованной.