Исследование роли ключевого гена в формировании терпенового аромата винограда

Исследование раскрывает влияние этилен-чувствительного гена VviERF003 на синтез гликозилированных монотерпеноидов в винограде, которые критически важны для фруктовых и цветочных нот в винах. Понимание этого генетического регулирования дает представление о том, как можно влиять на аромат вина, что потенциально позволяет создавать сорта винограда с усиленными или специфическими ароматическими профилями.

Роль терпеноидов и проблема регулирования

Терпеноиды, самые распространенные вторичные метаболиты растений, играют значительную роль во взаимодействиях растения со средой и формируют цветочные и фруктовые ароматы таких плодов, как виноград. Гликозилированные терпеноиды более стабильны и обильны в винограде, выступая в качестве латентных ароматических соединений, которые усиливают вкус вина за счет постепенного гидролиза. Транскрипционное регулирование биосинтеза гликозилированных терпеноидов изучено недостаточно.

Методы и ключевое открытие

Исследование, проведенное учеными из Китайского аграрного университета и опубликованное 28 февраля 2024 года в Horticulture Research, показывает, что фактор транскрипции VviERF003 (из семейства AP2/ERF) является ключевым регулятором синтеза гликозилированных монотерпеноидов. С помощью DNA pull-down скрининга было доказано, что VviERF003 связывается с промотором гена VviGT14, усиливая его экспрессию.

Влияние этилена и подтверждение in vivo

Исследование подчеркивает этилен-чувствительную природу VviERF003 и VviGT14. Обработка этиленом привела к значительной активации обоих генов и увеличению уровня гликозилированных монотерпеноидов в тканях винограда. Это указывает на ключевую роль VviERF003 в опосредовании усиления аромата, индуцированного этиленом. Сверхэкспрессия VviERF003 в растениях винограда и томата также привела к увеличению производства гликозилированных монотерпеноидов, что подтвердило его регуляторную функцию. Для подтверждения связывания и активации VviGT14 белком VviERF003 использовались методы yeast one-hybrid и dual-luciferase анализов.

Перспективы и значение

Как заявил один из авторов исследования, доктор Цю-Хун Пань: «Наши результаты раскрывают новый регуляторный механизм с участием VviERF003 и этилена в биосинтезе аромата винограда. Это открытие открывает новые возможности для улучшения вкуса винограда и вина с помощью направленной генетической манипуляции».

Идентификация VviERF003 предлагает потенциальные применения в селекции и генной инженерии винограда. Манипулируя экспрессией этого гена, можно усиливать ароматические качества, что дает значительное преимущество для винодельческой промышленности. Это исследование также вносит вклад в общее понимание молекулярных механизмов биосинтеза вторичных метаболитов растений, что может иметь значение для улучшения вкуса и аромата других фруктов и сельскохозяйственных культур.