Долгое время улучшение качества фруктов без нарушения нормального роста растений считалось сложной задачей в сельском хозяйстве. Однако новое исследование показывает, что этот баланс может быть достигнут проще, чем предполагалось. Ученые обнаружили, что активация консервативного «домашнего» гена способна одновременно повысить пищевую ценность и улучшить вкусовые свойства плодов.
«Домашние» гены — это те, что постоянно работают во всех клетках растения, обеспечивая фундаментальные процессы жизнедеятельности: синтез энергии, поддержание структуры клеток, репликацию ДНК и базовый метаболизм. Неожиданно именно один из таких генов показал специфические и ценные эффекты для качества ягод.
Увеличив экспрессию гена, связанного с транспортной РНК (тРНК) — фермента tRNA-IPT, который является ключевым на первом этапе биосинтеза цитокининов, — исследователи добились повышения уровня антоцианов и терпеноидов. В отличие от других цитокининовых генов, именно tRNA-IPT обеспечивают пул изопентениладениновых цитокининов, напрямую регулирующих деление клеток и развитие тканей плода, что критично для его размера и качества. При этом никаких изменений в росте растений, размере или сахаристости плодов зафиксировано не было. Результаты указывают на неожиданную роль генов, обычно ассоциируемых с базовым клеточным обслуживанием, и открывают новые возможности для влияния на ключевые метаболические признаки плодов.
Антоцианы и терпеноиды необходимы для цвета, вкуса и аромата плодов, а также для их питательной ценности. Однако попытки повысить их содержание часто приводят к нежелательным побочным эффектам, поскольку производство этих веществ тесно связано с растительными гормонами. Ученые обратили внимание на малоизученную группу цитокинин-связанных генов — изопентенилтрансфераз тРНК-типа.
Исследователи из Нанкинского сельскохозяйственного университета и Коннектикутского университета, опубликовавшие работу в журнале Horticulture Research, изучали эту возможность на лесной землянике. Они сосредоточились на гене FveIPT2, относящемся к «домашним». Растения с повышенной активностью этого гена показали заметное улучшение качества плодов: содержание антоцианов и терпеноидов значительно выросло, при этом различий в росте, размере или сахаристости по сравнению с контрольными растениями не наблюдалось.
Кроме того, изменился аромат ягод: соединения с приятными цветочными нотами, такие как линалоол, стали более обильными, а вещества с резким смолистым запахом снизились. «Это исследование показывает, что гены, которые мы обычно считаем «домашними», могут оказывать неожиданно специфические и ценные эффекты», — отмечают авторы работы. Результаты делают FveIPT2 перспективной мишенью для улучшения качества не только земляники, но и других культур, открывая новые стратегии селекции, позволяющие сохранить продуктивность без ущерба для питательных свойств и вкуса.
Источник: Scientists boost strawberry flavor and nutrition without changing growth