Ферменты чеснока для расщепления сахаров оказались связаны с устойчивостью к морозам и засухе
© ФИЦ Биотехнологии РАН
Ферменты под названием инвертазы отвечают за распад сахарозы. У растений они участвуют в росте, развитии и адаптации к стрессам окружающей среды, поэтому знания о них полезны для выращивания сельскохозяйственных культур. Гены, кодирующие инвертазы, уже были найдены у риса, кукурузы, картофеля, яблони и других культур. Ученые из Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук идентифицировали и изучили гены инвертаз у чеснока Allium sativum. Результаты, которые могут помочь выведению более устойчивых сортов, опубликованы в журнале Hoticulturae. Проект выполнен в рамках НЦМУ «Агротехнологии будущего», реализуемого под эгидой национального проекта «Наука и университеты».
Сахароза — углевод, состоящий из двух частей: фруктозы и глюкозы. Это финальный продукт фотосинтеза растений, который служит источником энергии, а также поставляет атомы углерода, позволяя им развиваться. Содержание и преобразования сахарозы в сельскохозяйственных культурах влияют на их устойчивость к неблагоприятным условиям выращивания, количество и качество урожая. Ученые ФИЦ Биотехнологии РАН нашли у чеснока 23 гена инвертаз, которые гидролизируют сахарозу, расщепляя ее на фруктозу и глюкозу. В своей работе они проанализировали то, как инвертазы взаимодействуют с фитогормонами и участвуют в стрессовом ответе.
«Роли инвертаз в растительной клетке очень разнообразны. Они могут участвовать в расщеплении углеводов, развитии хранилищ энергии, передаче сигналов, а также помогают реагировать на стрессовые для растения факторы», — отмечает один из авторов работы Елена Кочиева, доктор биологических наук, профессор, заведующая лабораторией системной биологии растений ФИЦ Биотехнологии РАН.
Генетики исследовали геном чеснока сорта Ershuizao, а также транскриптом, чтобы посмотреть, какие инвертазы работают в разных частях растения. Из 23 обнаруженных у чеснока вариантов инвертаз 11 предположительно оказались щелочными/нейтральными (AsN/AINV) и работающими в цитозоле. По 6 растворимых (AsVINV) и нерастворимых (AsCWINV) кислых инвертаз находились, соответственно, в вакуолях и в клеточной стенке.
«Наши результаты показывают, что инвертазы чеснока участвуют в защите растений, поддерживая концентрацию растворимых сахаров. В будущем эти знания могут пригодиться для выведения новых сортов, устойчивых к засухе, холоду, засолению почвы», — заключает Елена Кочиева.