Улучшение качества плодов мушмулы метилжасмонатом: исследование динамики метаболизма сахаров и экспрессии генов
Исследовательская группа изучила динамику растворимых сахаров в плодах мушмулы сорта "Zaozhong 6" после обработки метилжасмонатом (MeJA). Результаты показали, что MeJA ускоряет накопление сахаров и повышает сахарокислотный коэффициент у полностью созревших плодов, значительно улучшая их качество. Исследование также раскрыло молекулярные механизмы регуляции метаболизма сахаров, отметив значительные изменения в экспрессии ключевых генов, таких как FK, HK, SPP, SPS и SS.
Эти данные открывают возможности для оптимизации созревания и качества плодов и углубляют понимание регуляторных процессов, влияющих на развитие фруктов, прокладывая путь для будущих сельскохозяйственных практик по улучшению качества плодов с помощью направленных биохимических обработок.
Мушмула (Eriobotrya japonica Lindl.) — многолетнее плодовое дерево родом из Китая, семейства Rosaceae. Она богата питательными веществами, такими как витамины A и B6, и известна коротким сроком хранения из-за нежной мякоти.
Несмотря на питательную ценность, выращиванию мушмулы мешают такие проблемы, как сниженный уровень сахаров и высокая кислотность плодов, что негативно влияет на их рыночную стоимость. Исследования показали, что MeJA может влиять на созревание и качество плодов, воздействуя на метаболизм сахаров и улучшая такие характеристики, как сладость и лёжкость.
В исследовании, опубликованном в Fruit Research 24 апреля 2024 года, изучались потенциальные улучшения качества плодов.
Учёные исследовали влияние различных концентраций MeJA на метаболизм сахаров в плодах мушмулы путём опрыскивания растений растворами 0, 5, 10 и 15 мМ MeJA и регистрации изменений в массе, размере и профиле сахаров плодов. Для анализа экспрессии генов, связанных с метаболизмом сахаров, использовали метод RT-qPCR.
Обработка 10 мМ MeJA значительно увеличила массу плодов на 26.94% и диаметр на 11.40% на стадии полной зрелости, в то время как сахарокислотный коэффициент взлетел до 110.78, что в 2.4 раза выше, чем у контрольной группы. Обработка MeJA также повысила содержание растворимых сахаров до 22.50%. Фруктоза, идентифицированная как преобладающий растворимый сахар, показала увеличение на 38.96% в плодах, обработанных 10 мМ MeJA, по сравнению с контролем на стадии полной зрелости.
На уровне экспрессии генов метаболизма растворимых сахаров гены фруктокиназы (EjFK1, EjFK2) были повышены на ранних стадиях, в то время как подавление экспрессии EjFK4, EjFK6 и EjFK7 произошло на стадии зрелой зелёности при обработке 10 мМ MeJA. Аналогично, экспрессия генов гексокиназы (EjHK1, EjHK2, EjHK3) значительно варьировалась на разных стадиях развития плода, что указывает на сложную регуляторную картину, на которую влияет MeJA.
По словам старшего исследователя Факсинга Чена, "Это исследование даёт ценное представление о временных изменениях в составе сахаров во время развития плодов мушмулы, подчёркивает роль MeJA в формировании этой динамики и выделяет значимость сахарокислотного коэффициента в определении качества плодов".
Исследование подчёркивает потенциал MeJA для оптимизации состава сахаров в плодах и улучшения общего качества фруктов за счёт направленных биохимических улучшений и точной регуляции генов, акцентируя необходимость точных стратегий применения MeJA при выращивании мушмулы.