Как и почему образуются цветные включения в вакуолях растений
Исследование учёных из Центра Джона Иннеса раскрыло механизм формирования необычных структур — «антоциановых вакуолярных включений» (AVIs), которые отвечают за интенсивную окраску некоторых растений.
Роль антоцианов
- Фиолетовые лепестки анютиных глазок, синие ягоды черники и красно-оранжевые осенние листья обязаны своим цветом пигментам — антоцианам.
- Эти пигменты не только создают окраску, но и помогают привлекать опылителей, распространять семена и защищать растения от фотоокислительного повреждения (например, от УФ-излучения).
- Обычно антоцианы равномерно растворены в вакуолях растительных клеток.
Загадка плотных скоплений
В некоторых растениях антоцианы образуют внутри вакуолей плотные, интенсивно окрашенные скопления — антоциановые вакуолярные включения (AVIs). До сих пор механизм и причина их образования были неизвестны.
Решение механизма
Исследование под руководством профессора Кэти Мартин, опубликованное в Current Biology, объяснило этот процесс:
- В качестве модели использовали табак (Nicotiana tabacum), который обычно не производит много антоцианов.
- Растения генетически модифицировали, чтобы они производили растворимую форму антоцианов (с помощью белков из цветков львиного зева).
- Скрещивая эти растения с линиями, экспрессирующими белки, модифицирующие антоцианы, учёные получили потомство табака, в котором формировались AVIs.
Ключевые выводы:
- AVIs не окружены мембраной.
- Они образуются, когда антоцианы выпадают в осадок из раствора в вакуоли.
- Этот процесс зависит от pH.
Биологическая функция
- В большинстве растений образование AVIs — это, вероятно, неизбежное химическое поведение определённых антоцианов при конкретных условиях.
- Однако у некоторых видов (например, у лизиантуса с тёмно-пигментированной центральной частью лепестков) AVIs могут усиливать интенсивность окраски, чтобы эффективнее привлекать опылителей или распространителей семян.
Первый автор исследования, доктор Кальяни Каллам: «Экспериментируя с разными генами и условиями, мы смогли определить химические этапы формирования AVIs».