Покращення якості плодів при збереженні нормальноїріст рослинзавжди було серйозною проблемою в сільському господарстві. Нове дослідження показує, що досягнення цього балансу може бути легшим, ніж вважалося раніше. Вчені виявили, що посилення активності консервативного «гена чистішого» може одночасно покращити як харчову цінність, так і органолептичні властивості фруктів. Посилюючи експресію гена, пов'язаного з тРНК, дослідницька група збільшила рівень антоціанів та терпеноїдів — сполук, які впливають на колір, аромат та антиоксидантні властивості фруктів. Ці покращення не мали помітного впливу на розвиток рослин, розмір плодів чи вміст цукру. Результати показують неочікувану роль генів, які зазвичай пов'язані з основною клітинною функцією, демонструючи, що вони також можуть впливати на ключові метаболічні характеристики фруктів.
Антоціани та терпеноїди відіграють життєво важливу роль у кольорі, смаку, ароматі та загальній харчовій цінності фруктів. Однак спроби збільшити вміст цих сполук часто призводять до небажаних побічних ефектів. Це пояснюється тим, що їхнє виробництво тісно пов'язане з рослинними гормонами. Наприклад, цитокініни регулюють як ріст рослин, так і вторинний метаболізм, тому зміна їх рівня може змінити структуру та характеристики росту рослин.
Маловідомий клас генів, пов'язаних з цитокінінами, — ізопентенілтрансферази типу тРНК — отримав відносно мало уваги. Вважається, що ці гени виконують рутинні клітинні функції, а не активно регулюють ознаки рослин. Чи можуть вони покращувати якість плодів, не впливаючи на ріст рослин, залишається незрозумілим, що робить їх гідними подальшого вивчення.
Дослідники з Нанкінського сільськогосподарського університету та Університету Коннектикуту опублікували статтю в журналі *Horticultural Research*, досліджуючи цю можливість на прикладі лісової суниці. Вони зосередилися на гені-господарі під назвою FveIPT2. Генетично модифікуючи рослини для підвищення рівня експресії цього гена, вони спостерігали значне покращення якості плодів.
Трансгенні рослини показали значно вищий рівень антоціанів та терпеноїдів у зрілих плодах порівняно з рослинами дикого типу, але не виявили жодної різниці в рості, розмірі плодів чи вмісті цукру. Це відкриття ставить під сумнів давню думку про те, що гени господарювання відіграють лише пасивну роль, і підкреслює їхній величезний потенціал для покращення врожаю.
Ген FveIPT2 бере участь у модифікації тРНК та пов'язаний із синтезом цис-зеатину (цитокініну). На відміну від інших генів, пов'язаних з цитокінінами, які мають значний вплив на ріст рослин, підвищена активність FveIPT2 викликає лише незначні зміни загального рівня цитокінінів. Розвиток рослин відбувається нормально, без будь-яких очевидних аномалій. Цвітіння та плодоношення відбуваються, як і очікувалося, без змін у вазі, формі чи солодкості плодів.
Незважаючи на стабільний ріст рослин, хімічний склад плодів зазнав значних змін. Рівень антоціанів, флавоноїдів та фенольних сполук збільшився, що призвело до більш інтенсивного червоного кольору. Детальний аналіз виявив значне збільшення рівня дев'яти специфічних антоціанів, включаючи сполуки, похідні ціанідину та пеларгонідину, відомих своїми антиоксидантними властивостями.
Водночас збільшився вміст майже половини виявлених терпеноїдних сполук. До цих терпеноїдних сполук належать монотерпени, сесквітерпени та тритерпени, які відіграють важливу роль в ароматі та смаку.
Ці зміни не обмежуються кольором та поживними компонентами. Рівень ароматичних сполук, пов'язаних з приємними квітковими ароматами, таких як ліналоол, збільшився. І навпаки, рівень сполук, пов'язаних з різкими, смолистими запахами, знизився. Дослідження експресії генів підтвердили, що ключові шляхи, відповідальні за виробництво та транспортування цих сполук, стали активнішими.
Узяті разом, ці результати демонструють, що FveIPT2 може вибірково покращувати хімічний склад плодів, не викликаючи типових гормональних змін, які впливають на ріст.
Дослідники зазначили: «Це дослідження демонструє, що те, що ми зазвичай називаємо «генами ведення домашнього господарства», може мати напрочуд специфічний та значний вплив. Зосереджуючись на генах типу тРНК, а не на традиційних гормональних регуляторах, ми змогли покращити колір, смак та поживний склад плодів, не впливаючи на ріст, тоді як метаболічна інженерія зазвичай негативно впливає на ріст. Ці результати свідчать про те, що фундаментальні клітинні шляхи можуть ненав’язливо впливати на якість плодів, надаючи селекціонерам нові інструменти, які є одночасно ефективними та щадними».
Результати показують, що FveIPT2 є перспективним та ефективним методом покращення якості плодів полуниці та інших сільськогосподарських культур. Оскільки цей метод збільшує вміст корисних пігментів та ароматичних сполук без зниження врожайності чи життєздатності рослин, він особливо важливий для вирощування високоякісної сільськогосподарської продукції.
У ширшому сенсі, це дослідження спростовує уявлення про те, що гени господарювання беруть участь лише в рутинних клітинних процесах. Визначаючи їхній вплив на вторинний метаболізм, дослідження пропонує нові стратегії для підвищення врожайності сільськогосподарських культур при збереженні якості.
Цю статтю надано Академією наук Нанкінського сільськогосподарського університету. Примітка: вміст може потребувати редагування через вимоги до форматування та довжини.
Підпишіться на безкоштовну розсилку ScienceDaily, щоб отримувати щоденні та щотижневі оновлення та бути в курсі подій. Або перегляньте наші численні джерела новин у вашій RSS-читалці:
Поділіться своїми думками на ScienceDaily — ми раді всім коментарям, як позитивним, так і негативним. У вас виникають проблеми з використанням сайту? Маєте запитання?
Час публікації: 08 травня 2026 р.
