Изменчивость остроты перца шишито: гены и семена

Острота плодов перца чили (Capsicum spp.) определяется содержанием капсаициноидов. Однако их содержание сильно варьирует в зависимости от сорта и условий выращивания. Это создаёт проблемы при производстве и продаже, когда сладкие сорта могут оказаться острыми, а острые — слабыми. Считается, что в основе лежат изменения в экспрессии множества генов биосинтеза капсаициноидов, но механизм неясен.

В Японии основной овощной сорт — почти неострый перец шишито. Но иногда появляются острые плоды, что делает его употребление похожим на «русскую рулетку». Из опыта известно: «плоды с малым числом семян — острые». Исследователи изучили связь между количеством семян, интенсивностью остроты и экспрессией генов.

Ключевой вывод: острота перцев с малым числом семян более изменчива, и эти колебания вызваны экспрессией множества генов синтеза капсаициноидов.

Метод и результаты:

• Изучали остроту плодов шишито с разным числом семян (дегустация + измерение содержания капсаициноидов).
• Ткань плаценты/перегородки (тайдза/какухэки), где синтезируются капсаициноиды, делили на две равные части: в одной измеряли остроту, в другой — экспрессию генов.
• Результат: Острота плодов с большим числом семян была очень слабой. Острота плодов с малым числом семян варьировала от слабой до сильной.
• Среди генов, вовлечённых в синтез капсаициноидов, экспрессия 10 генов положительно коррелировала с интенсивностью остроты. Чем выше их экспрессия, тем сильнее жгучий вкус.
• Таким образом, активация этих 10 генов увеличивает количество синтезируемых капсаициноидов и усиливает остроту.

Значение работы:

• Впервые явление колебания остроты исследовано на уровне экспрессии генов.
• Разработан уникальный метод одновременного изучения остроты и экспрессии генов в двух половинках одной плаценты/перегородки плода.
• Выявлена тесная связь между интенсивностью остроты и уровнем экспрессии множества генов биосинтеза капсаициноидов.

Перспективы:

• Полученные данные об экспрессии ключевых генов планируется использовать в селекции перцев на остроту.
• Подавление экспрессии этих генов может позволить создать овощные сорта со стабильно низкой остротой, без случайного появления жгучих плодов, но с сохранением уникального вкуса (в отличие от полностью неострых сортов).
• Конечная цель — применение результатов в селекции и создание технологий управления функциями этих генов.