Исследованием занимались генетики из лаборатории Колд-Спринг-Харбор (Нью-Йорк, США) в сотрудничестве с коллегами из Китая и Японии.
Стартом послужил исторический факт: на родине томатов, в Южной Америке, к XV–XVI векам индейцы умели выращивать их культурные формы, так что первые томаты, попавшие в Европу, уже заметно отличались от мелких диких видов.
Генетические механизмы ученые рассматривали на примере томатов сорта «бычье сердце». Известно, что рост и размер плодов у многих растений, в том числе пасленовых, напрямую зависит от процессов, происходящих в ветвящихся верхушках стеблей. Здесь локализуется ткань, называемая меристемой и состоящая из своего рода стволовых клеток.
Активно делясь, клетки меристемы превращаются в клетки других тканей, в том числе и в плодолистики — те части цветка, которые после его оплодотворения разрастаются и образуют плод. И если у обычного томата в каждом цветке по два плодолистика, то у «бычьего сердца» их может быть по восемь и больше.
Изучая этот процесс, ученые обнаружили связь между размерами плодов и балансом двух генов: WUSCHEL и CLAVATA3. Первый из них стимулирует производство стволовых клеток, тогда как второй это производство подавляет.
Специалисты пришли к выводу, что сотни лет назад CLAVATA3 видоизменился, «закрепив» размеры плодов томатов на определенном уровне. Дальнейшие исследования показали, что в основе работы гена CLAVATA3 лежит цепочка из трех молекул сахара (арабинозы). И если удалить из нее одну молекулу — ген перестает справляться с блокированием усиленного производства стволовых клеток, что приводит к образованию крупных плодов.
Подобный механизм роста клеток меристемы характерен для большинства растений, в том числе пригодных в пищу. Биологи уверены, что их открытие позволит значительно увеличить производительность в сельскохозяйственной отрасли.
