Улучшение качества фруктов при сохранении нормального состояния.рост растенийДостижение этого баланса всегда было серьезной проблемой в сельском хозяйстве. Новое исследование предполагает, что это может быть проще, чем считалось ранее. Ученые обнаружили, что усиление активности консервативного «гена-очистителя» может одновременно улучшить как пищевую ценность, так и органолептические свойства фруктов. Усилив экспрессию гена, связанного с тРНК, исследовательская группа повысила уровень антоцианов и терпеноидов — соединений, влияющих на цвет, аромат и антиоксидантные свойства фруктов. Эти улучшения не оказали измеримого влияния на развитие растений, размер плодов или содержание сахара. Результаты показывают неожиданную роль генов, обычно связанных с основными клеточными функциями, демонстрируя, что они также могут влиять на ключевые метаболические характеристики фруктов.
Антоцианы и терпеноиды играют важную роль в цвете, вкусе, аромате и общей питательной ценности фруктов. Однако попытки увеличить содержание этих соединений часто приводят к нежелательным побочным эффектам. Это связано с тем, что их производство тесно связано с растительными гормонами. Например, цитокинины регулируют как рост растений, так и вторичный метаболизм, поэтому изменение их уровня может изменить структуру и характеристики роста растений.
Малоизвестный класс генов, связанных с цитокининами, — изопентенилтрансферазы тРНК-типа — получил сравнительно мало внимания. Считается, что эти гены выполняют рутинные клеточные функции, а не активно регулируют признаки растений. Остается неясным, могут ли они улучшать качество плодов, не влияя на рост растений, что делает их достойными дальнейшего изучения.
Исследователи из Нанкинского сельскохозяйственного университета и Университета Коннектикута опубликовали статью в журнале *Horticultural Research*, в которой изучили эту возможность на примере дикой земляники. Они сосредоточились на гене домашнего хозяйства под названием FveIPT2. Путем генетической модификации растений для повышения уровня экспрессии этого гена они наблюдали значительное улучшение качества плодов.
Трансгенные растения показали значительно более высокие уровни антоцианов и терпеноидов в зрелых плодах по сравнению с растениями дикого типа, но не выявили различий в росте, размере плодов или содержании сахара. Это открытие опровергает давно устоявшееся мнение о том, что гены домашнего хозяйства играют лишь пассивную роль, и подчеркивает их огромный потенциал для улучшения сельскохозяйственных культур.
Ген FveIPT2 участвует в модификации тРНК и связан с синтезом цис-зеатина (цитокинина). В отличие от других генов, связанных с цитокининами, которые оказывают значительное влияние на рост растений, повышенная активность FveIPT2 вызывает лишь незначительные изменения общего уровня цитокининов. Развитие растений протекает нормально, без каких-либо очевидных отклонений. Цветение и плодоношение происходят, как и ожидалось, без изменений веса, формы или сладости плодов.
Несмотря на стабильный рост растений, химический состав плодов претерпел значительные изменения. Уровни антоцианов, флавоноидов и фенольных соединений повысились, что привело к более интенсивному красному цвету. Детальный анализ выявил значительное увеличение уровней девяти специфических антоцианов, включая соединения, полученные из цианидина и пеларгонидина, известных своими антиоксидантными свойствами.
Одновременно с этим увеличилось содержание почти половины обнаруженных терпеноидных соединений. К этим терпеноидным соединениям относятся монотерпены, сесквитерпены и тритерпены, играющие важную роль в аромате и вкусе.
Эти изменения не ограничиваются цветом и питательными компонентами. Уровни ароматических соединений, связанных с приятными цветочными запахами, таких как линалоол, увеличились. И наоборот, уровни соединений, связанных с резкими, смолистыми запахами, снизились. Исследования экспрессии генов подтвердили, что ключевые пути, ответственные за производство и транспорт этих соединений, стали более активными.
В совокупности эти результаты показывают, что FveIPT2 может избирательно улучшать химический состав плодов, не вызывая типичных гормональных изменений, влияющих на рост.
Исследователи отметили: «Это исследование демонстрирует, что то, что мы обычно называем «генами домашнего хозяйства», может оказывать удивительно специфическое и значительное воздействие. Воздействуя на гены типа тРНК, а не на традиционные регуляторы гормонов, мы смогли улучшить цвет, вкус и питательный состав плодов, не влияя на рост, в то время как метаболическая инженерия обычно оказывает негативное воздействие на рост. Эти результаты показывают, что фундаментальные клеточные пути могут незаметно влиять на качество плодов, предоставляя селекционерам новые инструменты, которые являются одновременно эффективными и щадящими».
Результаты показывают, что FveIPT2 является многообещающим и эффективным методом улучшения качества плодов клубники и других сельскохозяйственных культур. Поскольку этот метод увеличивает содержание полезных пигментов и ароматических соединений без снижения урожайности или жизнеспособности растений, он особенно важен для выращивания высококачественной сельскохозяйственной продукции.
В более широком смысле, это исследование ставит под сомнение представление о том, что гены домашнего хозяйства участвуют только в рутинных клеточных процессах. Выявив их влияние на вторичный метаболизм, исследование предлагает новые стратегии для повышения урожайности сельскохозяйственных культур при сохранении их качества.
Данная статья предоставлена Академией наук Нанкинского сельскохозяйственного университета. Примечание: Содержание может потребовать редактирования в связи с требованиями к форматированию и объему.
Подпишитесь на бесплатную рассылку ScienceDaily по электронной почте, чтобы получать ежедневные и еженедельные обновления и оставаться в курсе событий. Или изучите наши многочисленные новостные источники в вашем RSS-ридере:
Поделитесь своим мнением о ScienceDaily — мы приветствуем все комментарии, как положительные, так и отрицательные. Возникли проблемы с использованием сайта? Есть вопросы?
Дата публикации: 08 мая 2026 г.
