Отпугивает одних и приманивает других: ученые обнаружили в томатах таинственное соединение

Фото: Pexels

Исследователи из Мичиганского государственного университета открыли удивительный мир томатов с новой стороны, обнаружив в нем биохимическую сложность, сходную с той, которую можно было бы ожидать в научно-фантастическом рассказе. Их исследование, опубликованное в журнале Science Advances, посвящено недавно обнаруженной активности в корнях томатных растений, которая ранее оставалась незамеченной и скрывала за собой новую вселенную, пишет Study Finds.

Команда ученых под руководством Рейчел Кервин обнаружила, что корни томатов производят уникальный класс метаболитов, известных как ацилсахара. Вопреки распространенному мнению о том, что эти соединения вырабатываются только в крошечных волосках на листьях и стеблях томатов, данное исследование показало их присутствие и в корнях. Ацилсахара — это специализированные молекулы, состоящие из сахарного ядра, украшенного цепочками жирных кислот, которые в надземных частях растения помогают отпугивать вредителей. Однако ацилсахара в корнях имеют существенные отличия, в том числе сердцевину из глюкозы, связанной с инозитолом, в отличие от ацилсахаров на основе сахарозы в воздушных частях.

Это открытие привело к дальнейшим молекулярным исследованиям, в ходе которых ученые выявили в корнях томатов гены, очень похожие на те, которые участвуют в биосинтезе ацилсахаров в трихомах растения. В частности, ген ASAT1-L, экспрессирующийся в корнях, оказался близким родственником гена ASAT1 трихомы. Используя технологию редактирования генов CRISPR, ученые деактивировали ASAT1 и ASAT1-L, что привело к необычным результатам: растения без ASAT1-L перестали производить корневые ацилсахара, в то время как нарушение работы ASAT1 не повлияло на их уровень.

Профессор Роберт Ласт, еще одна ведущая фигура в исследовании, объяснил двойные пути метаболизма ацилсахаров — один для трихом, другой для корней — как "параллельные вселенные". Эволюционный анализ показал, что ASAT1-L, вероятно, развился после дупликации предкового гена и стал специализироваться на корнях, в то время как его аналог продолжал функционировать в трихомах. Этот вывод был подкреплен обнаружением аналогичных корневых ацилсахаров у некоторых диких видов томатов, что указывает на относительно недавнее эволюционное развитие в семействе томатов.

Точное назначение этих подземных ацилсахаров еще не раскрыто. Учитывая их сходство с защитными соединениями в трихомах, можно предположить, что они могут помогать томатам защищаться от почвенных вредителей и патогенов, а также привлекать полезных микробов. Будущие исследования могут пролить свет на их экологические роли и потенциально привести к сельскохозяйственным инновациям, которые уменьшат потребность в вредных синтетических пестицидах и фунгицидах, направленным на производство более безопасных продуктов питания и экологическую устойчивость.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ARDinform