Сниженная активность γ-глутамилгидролазы — ключ к высокому содержанию фолата в томатах

Томат — шестая по значимости культура в мире, богатая нутрицевтиками, особенно антиоксидантами ликопином и β-каротином. Витамин B9 (фолат) необходим всем организмам. Однако, несмотря на высокое содержание фолата в листьях томата, плоды содержат его лишь в умеренных количествах.

В исследовании, опубликованном в Horticulture Research в ноябре 2022 года, сравнивались два контрастных сорта томата: Periyakulam-1 (PKM-1) с высоким содержанием фолата и Arka Vikas (AV) с низким.

Основные результаты:

• Плоды PKM-1 имели значительно более высокий уровень фолата, чем AV, в оба сезона выращивания.
• Созревание PKM-1 занимало больше времени на переходе от стадии зрелой зелени (MG) к стадии окрашивания (BR). Эти плоды также отличались более высоким содержанием растворимых сухих веществ (°Brix) и значительно более низким выделением этилена.
• Уровни фитогормонов (салициловой кислоты, АБК, жасмоновой кислоты) в PKM-1 были существенно ниже.
• Предшественник синтеза фолата pABA был выше в плодах PKM-1 на всех стадиях созревания.
• Ключевое открытие: в зрелых красных (RR) плодах PKM-1 обнаружена сниженная активность фермента γ-глутамилгидролазы (GGH) и повышенный уровень полиглутаматилирования фолата.
• Параллельно с высоким фолатом плоды PKM-1 имели более высокие уровни каротиноидов, особенно ликопина и β-каротина.
• Метаболомный и протеомный анализы выявили значительные различия в профилях метаболитов (аминокислоты, органические кислоты, сахара и др.) и повышенную регуляцию белков, связанных с метаболизмом фолата и каротиноидов, у PKM-1.
• Сравнение полных геномов показало различие в 0.0423%, причем большинство SNP находились в некодирующих регионах, что указывает на возможную роль полиморфизма в промоторах регуляторных генов.

Вывод: Высокое содержание фолата, каротиноидов и GABA в плодах PKM-1 связано с их специфическими генетическими чертами, включая меньший распад фолата благодаря сниженной активности GGH. Регуляция активности GGH выделена как потенциальная мишень для повышения уровня фолата в плодах томата, что открывает перспективы для биофортификации и улучшения питательной ценности этой культуры.