Генетическое исследование раскрывает ключ к богатству антоцианов в шелковице

Исследование раскрывает генетические секреты, регулирующие содержание антоцианов в плодах шелковицы, что определяет их цвет и питательную ценность. Собрав и проанализировав геномы двух различных сортов, ученые выявили ключевые генетические вариации и центральную роль гена MaVHAG3 в накоплении антоцианов, предложив биотехнологическую основу для улучшения качеств плодов.

Плоды шелковицы ценятся за яркий цвет, питательность и пользу для здоровья. Антоцианы — основные пигменты в фиолетовых сортах — известны своими антиоксидантными свойствами. Однако генетическая основа регуляции антоцианов долгое время оставалась малоизученной из-за сложности генома шелковицы.

23 апреля 2024 года исследователи из Юго-Западного университета (Чунцин, Китай) опубликовали ключевое исследование в журнале Horticulture Research. Команда создала гаплотип-разрешенные сборки геномов двух сортов шелковицы: "Zhongsang5801" (с высоким содержанием антоцианов) и "Zhenzhubai" (с низким содержанием). Комплексный анализ выявил ключевые гены и регуляторные механизмы, лежащие в основе содержания антоцианов.

Исследование включало секвенирование геномов ZS5801 и ZZB с последующим сравнительным анализом геномных и транскриптомных данных. Ученые идентифицировали ген MaVHAG3 (кодирующий G3-субъединицу вакуолярной H⁺-АТФазы) как критически важный для накопления антоцианов.

Сравнение экспрессии генов на разных стадиях развития показало, что у ZS5801 уровни антоцианов и флавоноидов были значительно выше, чем у ZZB. Анализ также выявил экспансию и контракцию в семействах генов флавонолсинтазы (FLS) и дигидрофлавонол-4-редуктазы (DFR), что влияет на поток углерода в путях биосинтеза антоцианов.

Доктор Айчунь Чжао, автор-корреспондент, отметил: "Наше исследование дает всестороннее понимание генетических и молекулярных механизмов, контролирующих содержание антоцианов в шелковице. Эти данные критически важны для создания новых сортов с улучшенными питательными и эстетическими качествами. Высококачественные сборки генома станут ценным ресурсом для будущих исследований и селекционных программ".

Результаты имеют большое значение для сельского хозяйства и пищевой промышленности. Понимание генетической основы регуляции антоцианов позволит селекционерам создавать сорта с повышенным их содержанием, что улучшит питательный профиль и пользу плодов для здоровья. Улучшенная пигментация также повысит рыночную привлекательность продуктов из шелковицы. Это исследование закладывает основу для изучения других плодовых культур с потенциальным применением в биотехнологии.