Пигменты из свеклы повышают устойчивость растений к болезням и их питательную ценность
Новое исследование Института Вейцмана, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, открыло путь к многочисленным потенциальным применениям беталаинов — красно-фиолетовых и желтых пигментов с антиоксидантными свойствами, которые производятся свеклой, кактусами и цветами (бугенвиллея).
Раскрытие пути синтеза
Используя красную свеклу (Beta vulgaris) и цветы мирабилиса (Mirabilis jalapa), ученые под руководством профессора Асафа Ахарони и доктора Гая Полтурака применили РНК-секвенирование нового поколения.
- Они идентифицировали ранее неизвестный ген, участвующий в синтезе беталаинов.
- Раскрыли биохимические реакции, с помощью которых растения превращают аминокислоту тирозин в беталаины.
Генетическая инженерия растений
После успешного производства беталаинов в генетически модифицированных дрожжах ученые воспроизвели этот процесс в съедобных растениях, которые обычно не производят эти пигменты.
Результаты:
- Картофель, томаты и баклажаны с красно-фиолетовой мякотью и кожурой.
- Контроль над локализацией синтеза (например, только в плодах томата, но не в листьях или стебле).
- Белые петунии с бледно-фиолетовыми цветами и табак с цветами от желтого до оранжево-розового оттенков.
Практические преимущества
- Повышение питательной ценности: Антиоксидантная активность в томатах, производящих беталаины, была на 60% выше, чем в обычных.
- Защита от болезней: Беталаины защищают растения от серой гнили (Botrytis cinerea). Устойчивость к ней у модифицированных растений возросла на 90%.
- Новые пигменты для промышленности: Ученые создали новые, не существующие в природе версии беталаинов, которые могут оказаться более стабильными. Это важно для пищевой индустрии, где беталаины используются как натуральные пищевые красители.
- Фармацевтический потенциал: Первый шаг синтеза беталаинов — превращение тирозина в L-допу. Это вещество само используется как лекарство и служит исходным материалом для производства других препаратов (например, опиатов). Растения и микробы, модифицированные для этого превращения, могут стать источником ценного сырья.