Ван Гог не придумал мутантные подсолнухи со своих картин

У подсолнухов с этих картин темный центральный диск почти невиден под «мохнатой» жёлто-оранжевой порослью. Обычно цветок подсолнечника выглядит как тёмный круг в центре и крупные желтые лепестки по краям. Тем не менее, цветы с натюрмортов Ван Гога – не плод его воображения, а мутантная разновидность, которую удалось получить учёным из Университета Джорджии (США).

Цветок подсолнечника в действительности представляет собой соцветие из множества цветков двух видов. Одни из них (с длинными лучеобразными лепестками) расположены по краям диска и не производят пыльцу. Другие заполняют центр диска. Они невзрачны на вид, но именно они дают начало семенам. Вместе они кажутся единым цветком, крупные размеры и яркая корона которого привлекают опылителей.

Исследователи решили узнать, не вызваны ли изменения цветка мутациями в генах CYC. Семейство этих генов кодирует факторы транскрипции, которые влияют на строение цветков у других родов астровых, родственных подсолнечнику. Но как эти гены работают у самого подсолнечника, учёные до сих пор представляли себе не очень хорошо.

Подсолнухи с почти отсутствующим центральным диском едва ли способны нормально размножаться, ведь у них преобладают бесплодные длиннолепестковые цветки. Чтобы получить подсолнух «как у Ван Гога», генетики скрещивали обычный подсолнух с полумутантным, то есть с таким, у которого «мохнатость» центрального диска была не вполне выражена. Такие не до конца мутантные растения ещё могли выжить и дать потомство. В результате учёные получили два вида мутаций: одни подсолнухи были, как на картинах Ван Гога, а другие, наоборот, с чрезмерно развитым центральным диском и сильно уменьшенной короной.

Обе формы обязаны своим появлением мутациям в гене HaCYC2c. Известно, что он чрезвычайно активен в краевых, завлекающих цветках подсолнуха. В «вангоговских» цветках этот ген приобретает вставку, с которой он начинает интенсивно работать во всех тканях растения. Даже те цветки, которые предназначены для формирования семян, превращаются в длиннолепестковые и бесплодные. Если же ген HaCYC2c получит вторую вставку-мутацию, то она, наоборот, подавляет его активность и получается подсолнух с невзрачной короной, но богатый семечками.

Подсолнечник способен к самоопылению, и, как полагают учёные, подавление работы гена HaCYC2c важно, если опылителей мало. В этом случае нет нужды тратиться на завлекающие цветки и предпочтительнее заняться самоопылением с наибольшим количеством цветков с пыльцой. Что касается мутации, которую обессмертил Ван Гог, она, по-видимому, никакой адаптивной нагрузки не несёт, появляется случайно и быстро вымывается из популяции.

Результаты своего исследования учёные представили в веб-журнале PLoS Genetics.