Биология

ДНК показала, как синтезируется придающее цвет шафрану вещество

LaCasadeGoethe/Pixabay/martine besseteaux/Flickr/Indicator.Ru

Международная команда биологов впервые секвенировала геном гардении Gardenia jasminoides и выяснила, как растение производит кроцин. Это ярко окрашенное химическое вещество, которое придает шафрану его алый оттенок, также отвечает за красно-оранжевый оттенок созревших плодов гардении. Статья об открытии опубликована в журнале BMC Biology.

«Интересно, что растения могут "изобретать" новые химические вещества, — рассказывает соавтор исследования, биолог из Университета штата Нью-Йорк в Буффало Виктор Альберт. — Они могут дублировать некоторые части своего генома и немного изменять их функции. Итак, допустим, у вас есть отвертка, но ее головка очень большая. Представьте, что вы можете скопировать эту отвертку и при этом сделать головку меньше, но при этом у вас также останется оригинал с большой головкой. Вот что делают растения со своим геномом».

Кроцин встречается не только в гардениях, но и в крокусе, из которого производят шафран. Эти виды не унаследовали способность производить кроцин от общего предка: они приобрели эту способность независимо друг от друга. То же самое касается кофеиновых генов в кофе, чае и шоколадных растениях. Это вещество может приносить пользу растениям, отпугивая вредителей и привлекая насекомых-опылителей. Гардениям яркий цвет плодов помогает привлекать животных, которые поедают эти плоды, а затем выделяют семена в другом месте. До сих пор, однако, не было ясно, как гардении развили способность производить кроцин.

Авторы нового исследования показали, что всему виной тандемный повтор. В случае тандемного повтора один ген реплицируется по ошибке во время размножения. Затем, когда вид эволюционирует, такая «избыточная» ДНК может мутировать и приобретать новые функции. Исследователи обнаружили, что в Gardenia jasminoides тандемный повтор привел к эволюции гена, который необходим для синтеза кроцина. Эта форма генетической репликации также позволила близкому родственнику гардении — кофейному растению Coffea canephora — создать гены, производящие кофеин.

Ученые секвенировали геном гардении и выявили гены, участвующие в создании кроцина. Затем авторы использовали эти гены для создания кроцина в лаборатории. Таким образом, новое исследование не только показывает эволюцию гардении, но и открывает возможность крупномасштабного производства химического вещества, которое, как считается, обладает антиоксидантными свойствами.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.