Исследователи обнаружили эволюционный шаг к свекольному красному цвету свеклы
Большинство растений используют класс пигментов антоцианы для окраски листьев и плодов в пурпурный и красный цвета. Однако предки свеклы развили красные и желтые беталаины, а затем "отключили" ставшие избыточными антоцианы. Беталаины также встречаются у мангольда, ревеня, киноа и кактусов.
Учёные из Университета Висконсин-Мэдисон под руководством профессора Хироши Маэды исследовали, как возник этот новый красный пигмент.
Ключевое открытие:
- В свекле были обнаружены две версии ферментов, производящих аминокислоту тирозин — сырьё для беталаинов.
- Один фермент, как обычно, ингибировался тирозином (регулировал количество). Второй был намного менее чувствителен к такому ингибированию.
- Это позволило свекле производить гораздо больше тирозина, чем другим растениям, создав избыток для экспериментов и превращения в беталаины.
Эволюционная последовательность:
- Изначальная гипотеза о том, что активный путь синтеза тирозина был усилен человеком при селекции, не подтвердилась. Даже дикий предок свеклы — свекла морская — уже обладал этим дерегулированным ферментом.
- Анализ более дальнего родственника — шпината — показал, что инновация в пути синтеза тирозина возникла ещё раньше общего предка шпината и свеклы.
- Анализ геномов десятков семейств растений выявил, что изменение пути синтеза тирозина (эволюционный "шаг") произошло задолго до появления беталаинов.
- Только позже эволюционировали другие ферменты, способные превратить избыточный тирозин в красные беталаины.
Вывод:
"На самом деле это произошло намного раньше. И это обеспечило эволюционный шаг на пути к эволюции этого нового пути синтеза пигментов", — говорит Хироши Маэда.
Изменение в производстве сырья (тирозина) открыло новые возможности для синтеза разнообразных соединений. Для неизвестного предка свеклы и кактусов эта гибкость позволила "открыть" новый вид красного цвета, который до сих пор украшает мир растений.
Практическое значение: Результаты могут помочь в селекции свеклы и дать инструменты для учёных, изучающих превращение тирозина в его полезные производные, такие как морфин и витамин Е.