Poprawa jakości owoców przy zachowaniu normywzrost roślinzawsze stanowiło poważne wyzwanie w rolnictwie. Nowe badanie sugeruje, że osiągnięcie tej równowagi może być łatwiejsze niż wcześniej sądzono. Naukowcy odkryli, że zwiększenie aktywności konserwatywnego „genu czystszego” może jednocześnie poprawić zarówno wartość odżywczą, jak i właściwości organoleptyczne owoców. Poprzez zwiększenie ekspresji genu związanego z tRNA, zespół badawczy zwiększył poziom antocyjanów i terpenoidów – związków wpływających na kolor, aromat i właściwości antyoksydacyjne owoców. Te ulepszenia nie miały mierzalnego wpływu na rozwój roślin, wielkość owoców ani zawartość cukru. Wyniki ujawniają nieoczekiwaną rolę genów zazwyczaj związanych z podstawowymi funkcjami komórkowymi, dowodząc, że mogą one również wpływać na kluczowe cechy metaboliczne owoców.
Antocyjany i terpenoidy odgrywają kluczową rolę w kolorze, smaku, aromacie i ogólnej wartości odżywczej owoców. Jednak próby zwiększenia zawartości tych związków często prowadzą do niepożądanych skutków ubocznych. Dzieje się tak, ponieważ ich produkcja jest ściśle powiązana z hormonami roślinnymi. Na przykład cytokininy regulują zarówno wzrost roślin, jak i metabolizm wtórny, więc zmiana ich poziomu może wpływać na strukturę i charakterystykę wzrostu roślin.
Mało znana klasa genów związanych z cytokininami – izopentenylotransferazy typu tRNA – spotkała się ze stosunkowo niewielkim zainteresowaniem. Uważa się, że geny te pełnią rutynowe funkcje komórkowe, a nie aktywnie regulują cechy roślin. Nie jest jasne, czy mogą one poprawiać jakość owoców bez wpływu na wzrost roślin, co czyni je wartymi dalszych badań.
Naukowcy z Uniwersytetu Rolniczego w Nankinie i Uniwersytetu Connecticut opublikowali artykuł w czasopiśmie „Horticultural Research”, badając tę możliwość na przykładzie poziomek. Skupili się na genie o nazwie FveIPT2, odpowiedzialnym za gospodarkę hormonalną. Modyfikując genetycznie rośliny w celu zwiększenia poziomu ekspresji tego genu, zaobserwowali znaczną poprawę jakości owoców.
Rośliny transgeniczne wykazały znacznie wyższy poziom antocyjanów i terpenoidów w dojrzałych owocach w porównaniu z roślinami dzikiego typu, ale nie wykazały różnic we wzroście, wielkości owoców ani zawartości cukru. To odkrycie podważa długoletnie przekonanie, że geny gospodarujące odgrywają jedynie bierną rolę i podkreśla ich ogromny potencjał w ulepszaniu upraw.
Gen FveIPT2 bierze udział w modyfikacji tRNA i jest związany z syntezą cis-zeatyny (cytokininy). W przeciwieństwie do innych genów związanych z cytokininami, które mają istotny wpływ na wzrost roślin, zwiększona aktywność FveIPT2 powoduje jedynie niewielkie zmiany w ogólnym poziomie cytokinin. Rozwój roślin przebiega prawidłowo, bez żadnych widocznych nieprawidłowości. Kwitnienie i owocowanie przebiegają zgodnie z oczekiwaniami, bez zmian masy, kształtu ani słodkości owoców.
Pomimo stabilnego wzrostu roślin, skład chemiczny owoców uległ znacznym zmianom. Wzrósł poziom antocyjanów, flawonoidów i związków fenolowych, co przełożyło się na intensywniejszy czerwony kolor. Szczegółowa analiza wykazała znaczny wzrost poziomu dziewięciu konkretnych antocyjanów, w tym związków pochodnych cyjanidyny i pelargonidyny, znanych ze swoich właściwości antyoksydacyjnych.
Jednocześnie wzrosła zawartość prawie połowy wykrytych związków terpenoidowych. Do związków tych należą monoterpeny, seskwiterpeny i triterpeny, które odgrywają ważną rolę w aromacie i smaku.
Zmiany te nie ograniczają się do koloru i składników odżywczych. Wzrósł poziom związków aromatycznych związanych z przyjemnymi zapachami kwiatowymi, takich jak linalol. Z kolei spadł poziom związków związanych z ostrymi, żywicznymi zapachami. Badania ekspresji genów potwierdziły, że kluczowe szlaki odpowiedzialne za produkcję i transport tych związków stały się bardziej aktywne.
Łącznie wyniki te pokazują, że FveIPT2 może selektywnie poprawiać skład chemiczny owoców, nie wywołując typowych zmian hormonalnych, które wpływają na wzrost.
Naukowcy zauważyli: „To badanie pokazuje, że to, co powszechnie nazywamy „genami gospodarskimi”, może mieć zaskakująco specyficzne i znaczące skutki. Celując w geny typu tRNA, a nie w tradycyjne regulatory hormonów, udało nam się poprawić kolor, smak i skład odżywczy owoców bez wpływu na wzrost, podczas gdy inżynieria metaboliczna zazwyczaj ma negatywny wpływ na wzrost. Wyniki te sugerują, że fundamentalne szlaki komórkowe mogą subtelnie wpływać na jakość owoców, zapewniając hodowcom nowe narzędzia, które są zarówno skuteczne, jak i delikatne”.
Wyniki dowodzą, że FveIPT2 to obiecująca i skuteczna metoda poprawy jakości owoców truskawek i innych upraw rolnych. Ponieważ metoda ta zwiększa zawartość korzystnych barwników i związków aromatycznych bez obniżania plonów ani żywotności roślin, jest ona szczególnie ważna dla uprawy wysokiej jakości produktów rolnych.
W szerszym ujęciu, niniejsze badanie podważa pogląd, że geny odpowiedzialne za gospodarkę energetyczną biorą udział wyłącznie w rutynowych procesach komórkowych. Identyfikując ich wpływ na metabolizm wtórny, badanie sugeruje nowe strategie zwiększania plonów przy jednoczesnym zachowaniu ich jakości.
Niniejszy artykuł został udostępniony przez Akademię Nauk Uniwersytetu Rolniczego w Nankinie. Uwaga: Treść może wymagać edycji ze względu na wymagania dotyczące formatowania i długości.
Zapisz się na bezpłatny newsletter ScienceDaily, aby otrzymywać codzienne i cotygodniowe aktualizacje i być na bieżąco. Możesz też przeglądać nasze liczne źródła wiadomości w czytniku RSS:
Podziel się swoimi przemyśleniami na temat ScienceDaily – chętnie przyjmiemy wszystkie komentarze, zarówno pozytywne, jak i negatywne. Czy masz problemy z korzystaniem z serwisu? Masz jakieś pytania?
Czas publikacji: 08-05-2026
