Исследователи из Центра исследований сельскохозяйственной геномики (CRAG) определили ген FvHI как ключевой компонент регуляции соединений, отвечающих за свежий аромат клубники. Это открывает путь к созданию сортов клубники не только с улучшенным ароматом, но и с большей устойчивостью к повреждениям, ранам и некоторым патогенам благодаря использованию природных соединений, которые улучшают как сенсорные качества плодов, так и защитные функции растения.
Аромат — одно из самых ценных свойств клубники, но также и одно из самых сложных: он зависит от сочетания сахаров, кислотности, текстуры и, в особенности, летучих соединений, ответственных за её характерный аромат. Среди них выделяются так называемые летучие вещества зелёных листьев (green leaf volatiles, GLV), которые придают ягодам свежие и слегка травянистые ноты, характерные для самых ароматных сортов клубники.
Для достижения этой характеристики фундаментальную роль играют две молекулы: (Z)-3-гексеналь, связанный с более зелеными нотами, и (E)-2-гексеналь, связанный с более свежими и сладкими ощущениями.
До сих пор было неизвестно, какой ген контролирует конверсию между этими двумя соединениями, химическое изменение, которое модулирует окончательный аромат плода. Работа, проведенная учеными CRAG Ронгом Чжаном, Диланом Нанналли и Элли Коскеллой, под руководством Ампаро Монфорта, исследователя Института агропродовольственных исследований и технологий (IRTA) в CRAG, была опубликована в журнале Horticulture Research.
Исследование было сосредоточено на расшифровке механизма, который контролирует баланс между двумя важнейшими ароматическими молекулами (Z)-3-гексеналь и (E)-2-гексеналь, и на том, как это может помочь в разработке новых сортов.
Ученые продемонстрировали, что различия в ароматическом профиле клубники обусловлены регуляцией гена FvHI, а не значительными изменениями в кодируемом им белке: при низкой экспрессии FvHI увеличивается содержание соединения (Z)-3-гексеналь, усиливая зелёные ноты, в то время как его повышенная экспрессия увеличивает содержание (E)-2-гексеналь, усиливая сладкий аромат. Это открытие подтверждает, что FvHI действует как ключевой молекулярный регулятор, определяющий характерный запах и вкус клубники.
Исследователи из CRAG идентифицировали ген FvHI, отвечающий за регуляцию баланса между ключевыми летучими соединениями, определяющими свежий и характерный аромат клубники.
Чтобы разгадать механизмы, формирующие аромат клубники, они работали с почти изогенными линиями (NIL), которые являются генетически очень похожими линиями, отличающимися только определенным регионом генома. Эти NIL были получены путем скрещивания диплоидных видов клубники (с двумя наборами хромосом), что позволило им локализовать ген, ответственный за аромат, в определенном генетическом регионе и подтвердить его функцию.
«Этот подход особенно полезен, поскольку культурная клубника (Fragaria × ananassa ) является октоплоидной культурой; то есть она имеет восемь наборов хромосом, что придает ей очень сложную генетический состав и затрудняет изучение генов, участвующих в аромате. Напротив, ее дикий родственник, Fragaria vesca, диплоидный вид и модельный организм в исследованиях, разделяет большую часть своего генома с коммерческой клубникой и имеет более простую генетическую архитектуру», - объясняет Ампаро Монфорт.
Помимо аромата, соединения, участвующие в этом процессе, летучие вещества зелёных листьев (GLV), также играют роль в реакции растения на повреждения и раны. Понимание того, как регулируются эти соединения, позволяет не только улучшить сенсорные качества плодов, но и открывает путь к повышению устойчивости и естественной защиты сельскохозяйственных культур.
Результаты этого исследования предлагают новые инструменты для управления улучшением сортов клубники со вкусами, более ценимыми потребителем, поскольку аромат является одним из основных компонентов вкуса, наряду с балансом между сахарами и кислотами, тем самым закладывая основу для разработки новых сортов клубники с более свежими и сбалансированными ароматическими профилями.
Но значимость выходит за рамки сенсорных качеств: участвующие в этом процессе GLV играют важнейшую роль в естественных защитных механизмах растений от повреждений и травм. Таким образом, это достижение не только способствует развитию плодов с улучшенным ароматом, но и открывает путь к созданию более устойчивых культур, менее зависимых от химической обработки, что способствует стратегиям улучшения, сочетающим качество плодов с устойчивостью сельского хозяйства.
Источник: Рhytoma.
