Подобряване на качеството на плодовете, като същевременно се поддържа нормалнорастеж на растениятавинаги е било основно предизвикателство в селското стопанство. Ново проучване показва, че постигането на този баланс може да е по-лесно, отколкото се смяташе досега. Учените са открили, че засилването на активността на консервиран „ген за почистване“ може едновременно да подобри както хранителната стойност, така и органолептичните свойства на плодовете. Чрез засилване на експресията на ген, свързан с тРНК, изследователският екип е увеличил нивата на антоцианини и терпеноиди – съединения, които влияят на цвета, аромата и антиоксидантните свойства на плодовете. Тези подобрения не са оказали измерим ефект върху развитието на растенията, размера на плодовете или съдържанието на захар. Резултатите разкриват неочаквана роля на гените, обикновено свързани с основната клетъчна функция, демонстрирайки, че те могат да повлияят и на ключови метаболитни характеристики на плодовете.
Антоцианините и терпеноидите играят жизненоважна роля в цвета, вкуса, аромата и общата хранителна стойност на плодовете. Опитите за увеличаване на съдържанието на тези съединения обаче често водят до нежелани странични ефекти. Това е така, защото тяхното производство е тясно свързано с растителните хормони. Например, цитокинините регулират както растежа на растенията, така и вторичния метаболизъм, така че промяната на нивата им може да промени структурата и характеристиките на растеж на растенията.
Малко познат клас гени, свързани с цитокинините – изопентенил трансферази от тип tRNA – е получил сравнително малко внимание. Смята се, че тези гени изпълняват рутинни клетъчни функции, а не активно регулират растителните характеристики. Дали те могат да подобрят качеството на плодовете, без да повлияят на растежа на растенията, остава неясно, което ги прави достойни за по-нататъшно проучване.
Изследователи от Селскостопанския университет в Нанкин и Университета на Кънектикът публикуваха статия в списание *Horticultural Research*, изследвайки тази възможност, използвайки диви ягоди като пример. Те се фокусираха върху ген за поддържане на качеството, наречен FveIPT2. Чрез генетично модифициране на растенията, за да се увеличи нивото на експресия на този ген, те наблюдаваха значително подобрение в качеството на плодовете.
Трансгенните растения показват значително по-високи нива на антоцианини и терпеноиди в зрелите плодове в сравнение с растенията от див тип, но не показват разлики в растежа, размера на плодовете или съдържанието на захар. Това откритие оспорва дългогодишното схващане, че гените, отговорни за поддържането на културите, играят само пасивна роля и подчертава огромния им потенциал за подобряване на културите.
Генът FveIPT2 участва в модификацията на тРНК и е свързан със синтеза на цис-зеатин (цитокинин). За разлика от други гени, свързани с цитокинина, които имат значително влияние върху растежа на растенията, повишената активност на FveIPT2 причинява само незначителни промени в общите нива на цитокинина. Развитието на растенията протича нормално, без очевидни аномалии. Цъфтежът и плододаването се случват според очакванията, без промени в теглото, формата или сладостта на плодовете.
Въпреки стабилния растеж на растенията, химичният състав на плодовете претърпява значителни промени. Нивата на антоцианини, флавоноиди и фенолни съединения се увеличават, което води до по-интензивен червен цвят. Подробен анализ разкрива значително увеличение на нивата на девет специфични антоцианина, включително съединения, получени от цианидин и пеларгонидин, известни със своите антиоксидантни свойства.
В същото време съдържанието на почти половината от откритите терпеноидни съединения се е увеличило. Тези терпеноидни съединения включват монотерпени, сескитерпени и тритерпени, които играят важна роля в аромата и вкуса.
Тези промени не се ограничават само до цвета и хранителните компоненти. Нивата на ароматни съединения, свързани с приятни флорални аромати, като линалоол, се увеличават. Обратно, нивата на съединения, свързани с остри, смолисти миризми, намаляват. Проучванията на генната експресия потвърждават, че ключови пътища, отговорни за производството и транспорта на тези съединения, стават по-активни.
Взети заедно, тези резултати показват, че FveIPT2 може селективно да подобри химията на плодовете, без да предизвиква типични хормонални промени, които влияят на растежа.
Изследователите отбелязват: „Това проучване показва, че това, което обикновено наричаме „гени за домакинство“, може да има изненадващо специфични и значителни ефекти. Чрез насочване към гени от типа tRNA, а не към традиционни хормонални регулатори, успяхме да подобрим цвета, вкуса и хранителния състав на плодовете, без да повлияем на растежа, докато метаболитно инженерство обикновено има отрицателни ефекти върху растежа. Тези резултати показват, че фундаменталните клетъчни пътища могат фино да повлияят на качеството на плодовете, предоставяйки на селекционерите нови инструменти, които са едновременно ефективни и нежни.“
Резултатите показват, че FveIPT2 е обещаващ и ефективен метод за подобряване на качеството на плодовете на ягоди и други земеделски култури. Тъй като този метод увеличава съдържанието на полезни пигменти и ароматни съединения, без да намалява добива или жизнеспособността на растенията, той е особено важен за отглеждането на висококачествени земеделски продукти.
В по-широк план, това проучване оспорва схващането, че гените, отговорни за домакинството, участват само в рутинните клетъчни процеси. Чрез идентифициране на тяхното влияние върху вторичния метаболизъм, проучването предлага нови стратегии за увеличаване на добивите, като същевременно се запазва качеството.
Тази статия е предоставена от Академията на науките към Селскостопанския университет в Нанкин. Забележка: Съдържанието може да изисква редактиране поради изисквания за форматиране и дължина.
Абонирайте се за безплатния имейл бюлетин на ScienceDaily, за да получавате ежедневни и седмични актуализации и да сте в крак с новостите. Или разгледайте многобройните ни източници на новини във вашия RSS четец:
Споделете вашите мисли в ScienceDaily – приветстваме всички коментари, както положителни, така и отрицателни. Имате ли проблеми с използването на сайта? Имате ли въпроси?
Време на публикуване: 08 май 2026 г.
