Селекционеры и генетики долгое время сталкивались с проблемой: попытки повысить содержание полезных веществ в плодах часто приводили к замедлению развития самого растения или уменьшению веса урожая. Группа исследователей из Нанкинского сельскохозяйственного университета и Университета Коннектикута нашла способ обойти это ограничение. В работе, опубликованной в журнале Horticulture Research, показано, что управление активностью определенных генов, которые ранее считались второстепенными, позволяет улучшить вкус и питательные свойства ягод, не меняя физиологию куста.
В центре внимания оказался ген FveIPT2, относящийся к категории генов «домашнего хозяйства». Традиционно считалось, что такие гены выполняют лишь базовые функции по поддержанию жизнедеятельности клеток и не влияют на ключевые характеристики плодов. Однако эксперименты с лесной земляникой показали обратное. Повышение экспрессии этого гена привело к значительному росту уровня антоцианов и терпеноидов – соединений, отвечающих за насыщенный красный цвет, аромат и антиоксидантные свойства.
Сложность работы с качеством плодов обычно заключается в тесной связи вторичного метаболизма с растительными гормонами, в частности с цитокининами. Прямое вмешательство в гормональный фон часто вызывает аномалии развития. В случае с FveIPT2 ученые зафиксировали лишь незначительные изменения в общем уровне цитокининов, что позволило растениям развиваться в стандартном режиме. Модифицированные образцы цвели и плодоносили без отклонений, сохраняя привычный вес, форму и уровень сахара в ягодах.
Химический анализ подтвердил качественные изменения состава. В ягодах увеличилось содержание девяти специфических антоцианов, включая производные цианидина и пеларгонидина. Кроме того, выросла концентрация почти половины обнаруженных терпеноидов, включая линалоол, который придает плодам цветочные ноты. Одновременно с этим снизилось количество веществ, ответственных за резкие смолистые запахи. Таким образом, ученым удалось точечно скорректировать биохимический профиль продукта.
Авторы работы отмечают, что использование генов модификации тРНК открывает новые возможности для агротехнологий. Этот метод позволяет создавать сорта с улучшенными потребительскими характеристиками, не жертвуя при этом урожайностью. Результаты исследования заставляют пересмотреть роль базовых клеточных механизмов в формировании хозяйственно ценных признаков культурных растений. В перспективе ген FveIPT2 может стать мишенью для улучшения качества не только земляники, но и других плодово-ягодных культур.
