Регуляция созревания сочных плодов: от транскрипционных факторов до эпигенетических модификаций

Профессор Чуньсян Ю из Шаньдунского сельскохозяйственного университета и её коллеги опубликовали обзорную статью в журнале Horticulture Research.

Авторы подчеркивают, что в обзоре обсуждаются текущие знания о транскрипционных факторах (ТФ), регулирующих созревание в связке с этиленом и сигналами окружающей среды (свет и температура) у модельного растения томата (Solanum lycopersicum) и других сочных плодов. Особое внимание уделяется критической роли эпигенетической регуляции.

Этилен запускает сложный сигнальный путь, координирующий рост, развитие растений и созревание плодов. Существенные данные свидетельствуют, что этилен вместе с другими эндогенными фитогормонами взаимодействует с ТФ, связанными с созреванием, для совместной регуляции этого процесса.

Регуляция с участием этилена

На примере томата показано, что ТФ, такие как NACs, NOR, MOR-like1, HB-1, WRKY1, GRAS4/38, ARF2A/2B и AREB, повышают экспрессию генов, связанных с этиленом и созреванием, этилен-зависимым образом, тем самым положительно регулируя созревание плодов.

Регуляция независимо от этилена

Накопление и деградация хлорофилла во время созревания томата регулируются различными ТФ, включая GLK1/2, ARFs и TKN2/4, независимо от этилена. Этот процесс также модулируется взаимодействием гормонов и световых сигналов.

Комбинированная регуляция

ТФ семейства MADS-box (RIN, FUL1/2, TAGL1) и этилен формируют регуляторный контур, который регулирует созревание плодов как этилен-зависимым, так и независимым образом.

Роль эпигенетики

Эпигенетические модификации также играют важную роль в созревании плодов. Основными из них являются:

• Метилирование ДНК и метилирование гистона H3K27me3 — репрессивные эпигенетические маркеры.
• Ацетилирование гистонов.
• N⁶-метиладенозин (m⁶A) — наиболее распространенная модификация мРНК у эукариот. Недавние исследования выявили петлю обратной связи между m⁶A-модификацией мРНК и метилированием ДНК, регулирующую созревание плодов томата.

В заключение авторы представляют рабочую модель динамической регуляции созревания плодов томата с участием фитогормонов, ТФ, связанных с созреванием, и эпигенетических модификаций. Эта модель, по словам авторов, «может служить руководством при изучении механизмов регуляции созревания у других видов плодов» и «указывать новые стратегии для эффективного управления этим процессом».