«Лохматые» подсолнухи Ван Гога

Ученым удалось выявить ген, который отвечает за необычный «растрепанный» вид подсолнухов, увековеченных Винсентом Ван Гогом.

В серии картин Ван Гога «Подсолнухи», выполненной в 1888 году в Арле, есть одна работа, ныне выставленная в Лондонской Национальной Галерее, на которой многие цветы лишены темной сердцевины, так характерной для подсолнухов, и состоят, в основном, из золотых лепестков, поэтому выглядят слегка лохматыми. Это не прихоть художника, а достоверное изображение подсолнечника с необычной язычково-махровой мутацией. В статье, опубликованной на этой неделе в PLoS Genetics, исследователи из Университета Джорджии (Афины) во главе с Джоном Берком сообщают, что они выявили ген, ответственный за эту мутацию. Они утверждают, что это может пролить свет и на появление разнообразных форм цветков.

То, что мы привыкли именовать у подсолнечника (Helianthus Annuus) цветком, на самом деле таковым не является. Это соцветие, названное ботаниками корзинкой. Оно есть у всех представителей семейства Сложноцветные, куда относится и подсолнечник. В этой корзинке сидит множество маленьких цветков. Расположенные по краю соцветия язычковые цветки с виду напоминают длинные лепестки, они лишены возможности производить пыльцу. Эту работу выполняют так называемые трубчатые цветки в центре соцветия. Они-то и создают темный диск в центре большого «цветка» подсолнечника.

Изменение количества трубчатых цветков в соцветии может значительно повлиять на взаимодействие растения с насекомыми-опылителями, а значит и на воспроизведение ими потомства и выживаемость разновидности. Поэтому Джон Берк и заинтересовался необычными подсолнухами Ван Гога. Он говорит, что разнообразие черт, наблюдающееся у многих видов цветковых растений, предположительно связано с классом CYC генов, названных в честь гена Cycloidea. Класс CYC генов контролирует транскрипцию ДНК и влияет на строение цветков герберы (Gerbera) и растений рода крестовник (Senecio), которые относят, как и подсолнечник, к семейству Сложноцветных. Но функции этих генов в подсолнечнике были менее понятны. Берк предположил, что именно эти гены и отвечают за эволюционное изменение цветков растений и их нынешнее разнообразие.

Сначала ученые скрестили обычный подсолнечник с язычково-махровой разновидностью, а полученное потомство подвергли самоопылению. Среди потомков оказался новый мутант с трубчатыми цветками, названными так за сходство с трубочками для коктейля (трубочно-махровая разновидность). Ученые выявили различия между новым мутантом и обычной разновидностью в участках ДНК с геном HaCYC2c. В язычково-махровых мутантах, была одна вставка, а в трубочно-махровых – две.

Исследователи обнаружили, что в мутантах Ван Гога первая вставка в гене HaCYC2c выражена во всех тканях цветков, в результате чего цветки у центра диска становятся язычкового типа. У полученного учеными мутанта вторая мутационная вставка, напротив, останавливает транскрипцию гена, предотвращая формирование язычковых цветов. Как итог - все цветки оказываются трубчатыми. «Видимо, этот ген играет ключевую роль в формировании язычковых цветков», – говорит Берк.

Ученые предполагают, что такие яркие, но бесполезные в воспроизводстве пыльцы язычковые цветки могли развиться для привлечения насекомых-опылителей. «Когда растение вселяется в новую область, и там не так много опылителей, незачем вкладывать энергию в создание язычковых цветков, если это не нужно вам для привлечения опылителей», говорит Ричард Эббот, биолог из Университета Сент-Эндрюс (Шотландия), изучающий CYC гены у растений рода крестовник (Senecio).

Однако, по мнению Марка Чепмена, соавтора Берка, «лохматые» подсолнухи Ван Гога вряд ли появились в результате адаптации. Гораздо вероятнее, что к появлению этих необычных растений приложил руку человек. Он увидел случайную мутацию и решил селекционным путем закрепить ее.

На рисунках: 1) стрелками показана язычково-махровая мутация на натюрморте Ван-Гога «Подсолнухи» (1888); 2) обычная разновидность подсолнечника (А), язычково-махровая разновидность (В), трубочно-махровая разновидность (С).