Ген SlAAP6 раскрывает потенциал томатов: мощный рост и устойчивость к засолению

Томаты богаты важными метаболитами, но содержание в них аминокислот, особенно с разветвленной цепью (BCAAs), значительно изменилось в процессе одомашнивания. BCAAs, такие как изолейцин, лейцин и валин, жизненно важны для развития растений и реакции на стресс, однако механизмы их транспорта в томатах оставались малоизученными.

Исследовательская группа из Хайнаньского университета и Национальной лаборатории Ячжоувань опубликовала в журнале Horticulture Research исследование, идентифицировавшее ген SlAAP6 как ключевого игрока в росте томатов и их солеустойчивости.

Проведя полногеномный ассоциативный метаболомный анализ и функциональную характеристику, ученые показали, что SlAAP6 опосредует поглощение и транспорт BCAAs, что, в свою очередь, усиливает накопление биомассы и устойчивость к засолению.

• Идентификация гена: С помощью полногеномного ассоциативного исследования с участием 374 образцов томатов был выявлен ген SlAAP6, связанный с высоким содержанием BCAAs.
• Функция белка: Функциональные тесты подтвердили, что SlAAP6 действует как высокоаффинный транспортер аминокислот, локализованный в плазматической мембране и эндоплазматическом ретикулуме.
• Влияние на рост: Сверхэкспрессия SlAAP6 значительно увеличила уровень BCAAs в корнях и побегах, способствовала накоплению биомассы и повысила содержание азота. Нокаутные мутанты, напротив, показали нарушение поглощения аминокислот и замедленный рост.
• Устойчивость к стрессу: В условиях солевого стресса линии с повышенной экспрессией SlAAP6 демонстрировали более сильное удлинение корней и меньшее накопление активных форм кислорода (ROS) по сравнению с растениями дикого типа и мутантами.
• Роль BCAAs: Применение экзогенных BCAAs, особенно лейцина, дополнительно усиливало солеустойчивость растений с повышенной экспрессией SlAAP6, но не могло компенсировать дефекты роста у мутантов.
• Молекулярный механизм: Активация SlAAP6 усиливала экспрессию генов, связанных с пролиферацией корней и антиоксидантной защитой, подчеркивая его двойную роль в транспорте питательных веществ и смягчении стресса.

«Наши результаты показывают, что транспортер аминокислот SlAAP6 является мощным регулятором как роста, так и устойчивости к стрессу у томатов, — заявил профессор Шоучуан Ван, автор-корреспондент исследования. — Усиливая накопление и перемещение BCAAs, мы можем повысить не только жизнеспособность растения, но и его устойчивость к сложным условиям, таким как засоление почвы».

Идентификация SlAAP6 в качестве главного регулятора транспорта BCAAs открывает перспективные пути для создания сортов томатов с повышенной питательной ценностью, ускоренным ростом и большей толерантностью к солевому стрессу. Генная инженерия SlAAP6 может позволить производить томаты, лучше приспособленные к засоленным почвам, что решает сельскохозяйственные проблемы, вызванные изменением климата и деградацией почв. Эта стратегия также может быть распространена на другие культуры, где гомеостаз аминокислот критически важен для оптимальной урожайности и адаптации к стрессу.