Расшифровка яблок: роль азота в формировании содержания сахара в плодах

Уровень азота в почве значительно влияет на качество и урожайность яблок, воздействуя на биохимические процессы. Недостаток азота ухудшает качество плодов, а его избыток ведёт к загрязнению окружающей среды. Понимание сложной взаимосвязи между азотом и метаболизмом сахаров в яблоках крайне важно.

Исследователи из Ганьсуского сельскохозяйственного университета и Тяньшуйского педагогического университета опубликовали 15 марта 2024 года в журнале Horticulture Research исследование, посвящённое регуляции метаболизма крахмала и сахаров в яблоках транскрипционным фактором MdbZIP44 при разных уровнях азота.

Ключевые выводы исследования:

• Экспрессия MdbZIP44 в плодах яблони повышается при поступлении азота, что приводит к увеличению накопления крахмала и снижению содержания глюкозы.
• MdbZIP44 связывается с промотором гена Mdα-GP2, подавляя его экспрессию и таким образом модулируя уровни крахмала и глюкозы.
• MdbZIP44 взаимодействует с белком MdCPRF2-like, формируя комплекс, который активирует экспрессию Mdα-GP2, что критически важно для метаболизма сахарозы.
• Сверхэкспрессия MdbZIP44 в каллусе яблони и в моделях томата привела к более высокому содержанию крахмала и сахарозы наряду с более низким уровнем глюкозы.

Исследование подчёркивает роль MdbZIP44 в усилении метаболизма сахаров при азотной подкормке. Учёные предполагают, что MdbZIP44 может стать мишенью для генетической модификации с целью улучшения качества яблок.

«Наши результаты раскрывают сложную регуляторную сеть, в которой MdbZIP44 не только влияет на уровни крахмала и глюкозы, но и взаимодействует с другими белками, модулируя экспрессию генов, критических для метаболизма сахаров. Это исследование открывает новые пути для улучшения качества яблок с помощью целевых генетических и агротехнических практик», — заявил доктор Хуань Мао из Ганьсуского сельскохозяйственного университета.

Полученные данные предлагают стратегии для оптимизации использования азота в выращивании яблок, что может привести к созданию сортов с улучшенным качеством и урожайностью, а также к более устойчивым сельскохозяйственным практикам, снижающим воздействие азотных удобрений на окружающую среду.