Открытие в ботанике может оптимизировать производство аннато

Исследователи из Университета Сан-Паулу и Федерального университета Висосы впервые показали, что биксин (порошок аннато) — каротиноидный пигмент из семян дерева Bixa orellana — производится не только в семенах, но и в других органах, и этот процесс усиливается во взрослой фазе растения.

Исследование, опубликованное в Journal of Experimental Botany, также описывает генетические модификации вида, которые могут оптимизировать производство пигмента. Он широко используется в пищевой промышленности как натуральный краситель, а также в солнцезащитных кремах, лекарствах и косметике.

Спрос на пигмент растёт, так как потребители ищут продукты с натуральными ингредиентами. Согласно данным, Бразилия — крупнейший в мире производитель пигмента, лидирует штат Сан-Паулу.

Усиление производства во взрослой фазе

Учёные проанализировали производство пигмента в ходе развития растения, сосредоточившись на переходе от ювенильной к взрослой фазе (вегетативной смене фаз). Тесты в лаборатории показали, что производство порошка аннато увеличивается при смене фазы, а также в листьях.

Генетический анализ и роль microRNA 156

Исследователи изучили генетические и физиологические пути, связанные с изменением производства пигмента в развивающихся листьях, сфокусировавшись на пути, регулируемом microRNA 156. Этот микроРНК известен как ответственный за смену фаз у многих растений.

Было обнаружено, что снижение производства microRNA 156 в конце ювенильной фазы совпадает с ростом производства пигмента. Для проверки этого учёные генетически модифицировали растения для сверхэкспрессии microRNA 156.

Анатомический, протеомный и статистический анализ подтвердил находку: чем больше производилось microRNA 156, тем больше у растений сохранялось ювенильных черт, и дольше затягивался переход во взрослую фазу.

• Листья, дольше остающиеся в ювенильном состоянии, имеют другую форму, с меньшим количеством каналов для выделения пигмента.
• На молекулярном уровне несколько ферментов в пути производства пигмента были подавлены в ювенильной фазе.
• Особенно исследователей удивило повышенное присутствие гормона стресса абсцизовой кислоты (ABA). Поскольку пути метаболизма ABA и аннато схожи, это похоже на то, что растение перенаправляет часть углерода, который мог бы пойти на производство аннато, на другую линию (синтез ABA), что можно объяснить естественной защитой от абиотических стрессов, таких как засуха и экстремальные температуры.

Генетически модифицированные растения производили меньше не только аннато в ювенильной фазе, но и других метаболитов, например, терпенов, что указывает на оптимальное время для экстракции.