Мутантный помидор помог раскрыть секреты развития плодов

С помощью мутантного томата исследователи из Японии обнаружили, что процесс развития плодов перестраивает их центральный метаболический путь.

В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ученые из Университета Цукубы показали, что «завязывание плодов» — процесс их развития у растений — перестраивает центральный метаболический путь у томатов за счет повышенной чувствительности к растительному гормону гиббереллину.

Завязывание плодов — это процесс превращения завязей растений в плоды после опыления и оплодотворения. У томатов этот процесс запускается гиббереллином, но его роль в метаболизме завязей оставалась в основном неизвестной.

Исследование процесса

Для изучения завязывания плодов исследователи использовали мультиомиксный подход: анализировали всю РНК, белки и низкомолекулярные метаболиты, образующиеся во время метаболизма, а также данные об активности ферментов. Также применялось кинетическое моделирование для изучения самых ранних процессов при завязывании. Рост завязей измеряли на диких томатах и мутантах procera, которые гиперчувствительны к гиббереллину.

Ключевая роль гиббереллина

Гиббереллины — это сигнальные молекулы, запускающие каскады передачи сигнала, которые активируют или подавляют гены, ответственные за конкретные процессы развития и роста.

«Наше исследование выявило биохимические механизмы завязывания плодов. Анализ позволил определить гены, белки, ферменты и метаболиты, на которые стабильно влияли как опыление, так и индуцированная procera партенокарпия, и показал, что центральный метаболизм стабильно перестраивается», — говорит профессор Тору Ариидзуми.

Практическое значение

Результаты исследования способствуют лучшему пониманию метаболизма при завязывании плодов, что приведет к новым стратегиям производства. В частности, это может позволить выводить партенокарпические (бессемянные) плоды и улучшить контроль за выживаемостью плодов на ранних стадиях развития.