Расшифровка биосинтеза алкалоидов и хлорофилла в зародыше лотоса

Бисбензилизохинолиновые алкалоиды (bis-BIAs) и хлорофилл (Chl) в основном накапливаются в зародыше лотоса — зеленой ткани в центре семян. Хотя bis-BIAs и Chl наделяют зародыш важной лекарственной ценностью и устойчивостью к окружающей среде соответственно, механизмы биосинтеза этих метаболитов у лотоса оставались малоизученными.

Исследовательская группа Уханьского ботанического сада Китайской академии наук использовала технологию РНК-секвенирования, чтобы раскрыть механизмы развития и биосинтеза bis-BIAs и Chl в зародыше лотоса.

Ключевые открытия:

• Алкалоиды: В зародыше накапливались лиензинин, изолиензинин и неферин, причем неферин был доминирующим bis-BIA. Было идентифицировано 16 структурных генов, потенциально участвующих в биосинтезе bis-BIAs. Из них 12 дифференциально экспрессируемых генов O-метилтрансфераз, вероятно, участвуют в метилировании и создании разнообразия bis-BIAs у лотоса. Некоторые пары генов биосинтеза BIAs показали функциональную избыточность и расхождение между паралогичными членами.
• Хлорофилл: Быстрый биосинтез и накопление Chl было обнаружено в период с 12 по 21 день после опыления, что соответствовало наблюдаемому изменению цвета зародыша. Были идентифицированы 22 гена, кодирующих 16 консервативных ферментов пути биосинтеза Chl, большинство из которых были значительно повышены при биосинтезе Chl. Светозависимое восстановление протохлорофиллида (Pchlide) было необходимо для биосинтеза Chl. Пути фотосинтеза и биосинтеза Chl активировались одновременно в ходе развития зародыша.

Исследование также выявило потенциальные связи между путями биосинтеза bis-BIAs и Chl в зародыше лотоса. Эти результаты будут полезны для углубления понимания биосинтеза алкалоидов и хлорофилла у растений.

Исследование "Transcriptome-Wide Characterization of Alkaloids and Chlorophyll Biosynthesis in Lotus Plumule" опубликовано в журнале Frontiers in Plant Science.