Роль малатдекарбоксилазы CsNADP-ME2 в балансе метаболизма углерода и аминокислот в плодах огурца

Исследование под названием "Cucumber malate decarboxylase, CsNADP-ME2, functions in the balance of carbon and amino acid metabolism in fruit" было опубликовано в журнале Horticulture Research.

Работа, проведенная совместной группой профессора Сяолэй Суй (Пекинская ключевая лаборатория регуляции роста и развития овощных культур защищенного грунта, Китайский сельскохозяйственный университет) и профессора Алисдэйра Р. Ферни (Институт молекулярной физиологии растений Макса Планка), раскрыла важную роль фермента CsNADP-ME2 в балансе метаболизма углерода и аминокислот в плодах огурца (Cucumis sativus).

• Быстрое развитие и рост плодов огурца требуют значительных источников углерода и азота.
• В экзокарпе (кожице) и проводящей системе плодов был обнаружен меченый ¹⁴C-бикарбонат, внесенный в ксилемный поток от корней, включенным в аминокислоты, растворимые сахара и органические кислоты.
• Гистохимическая локализация показала, что ген CsNADP-ME2 (кодирующий НАДФ-зависимую малатдекарбоксилазу) расположен в основном в экзокарпе и системе сосудистых пучков плода.
• Анализ с помощью радиоизотопных индикаторов и газообмена показал, что сверхэкспрессия гена CsNADP-ME2 значительно увеличила содержание крахмала, сахарозы и глюкозы в экзокарпе плода, а также соотношение сахарозы к крахмалу. Это указывает на то, что CsNADP-ME2 может способствовать потоку углерода в растворимые сахара и крахмал в плодах.
• Дальнейшие исследования в сочетании с метаболическим профилированием показали, что подавление экспрессии CsNADP-ME2 с помощью РНК-интерференции привело к накоплению малата в экзокарпе.
• Помимо ингибирования экспрессии генов, связанных с гликолизом, и снижения активности соответствующих ферментов, также наблюдались увеличение синтеза аминокислот и снижение содержания сахаров.
• В плодах линии с сверхэкспрессией CsNADP-ME2 была обнаружена противоположная тенденция.

В целом, исследование показывает, что CsNADP-ME2 может играть важную роль как в центральных реакциях углеродного метаболизма, так и в метаболизме аминокислот в плодах огурца. Эта работа также предлагает перспективный подход для совместного регулирования урожайности и качества плодов огурца.