Исследования, проведенные учеными из Центра Джона Иннеса, разрешили давнюю загадку, сделав вывод о том, как и почему в некоторых растениях возникают странные, но красочные структуры, называемые «антоциановыми вакуолярными включениями».
Лепестки анютиных глазок, черника и осенние листья имеют нечто общее: их характерные фиолетовые, синие и оранжево-красные цвета вызваны накоплением молекул пигмента, называемых антоцианами.
Помимо того, что антоцианы способствуют широкому спектру окраски растений, узоры и оттенки, вызванные антоцианами, могут помочь направить опылителей к цветам, а животных - к плодам для распространения семян. Антоцианы также помогают защитить растения от разрушительного фотоокислительного повреждения, которое может быть вызвано различными стрессами, включая высокие уровни ультрафиолетового света.
Давно известно, что антоцианы накапливаются в вакуолях растительных клеток и, будучи растворимыми, обычно равномерно распределяются по всей вакуоли. Тем не менее, предыдущие исследования также показали, что у некоторых растений в вакуолях могут образовываться отчетливые густо окрашенные кластеры антоцианов.
До сих пор было неизвестно, как образовались эти необычные «антоциановые вакуолярные включения» (АВВ) и почему. Однако исследование, проведенное под руководством профессора Центра Джона Иннеса Кэти Мартин и опубликованное в журнале Current Biology, раскрывает новое понимание молекулярных механизмов, лежащих в основе формирования AVI..
В исследовании также принимали участие несколько других исследователей из Центра Джона Иннеса, а также международные сотрудники из Китая, Новой Зеландии и Норвегии.
Табачное растение (Nicotiana tabacum), которое обычно используется в качестве модельного организма в исследованиях растений, обычно не производит высоких уровней антоцианов. Однако, генетически модифицировав растения табака для производства белков из пурпурного цветка львиного зева, команда ученых наблюдала образование растворимой в вакуолях формы антоцианов..
Первый автор исследования, доктор Кальяни Каллам из Центра Джона Иннеса, сказал: «Скрещивая наши растения табака, продуцирующие растворимые антоцианы, с генетически модифицированными линиями, экспрессирующими белки из растений, которые модифицируют антоцианы, мы получили потомство растений табака, которые сформировали AVI., Экспериментируя с различными генами и условиями, мы могли разработать химические этапы, участвующие в формировании AVI. Кроме того, мы пришли к выводу, что AVI не связаны мембраной, они образуются, когда антоцианы осаждаются из раствора в вакуоли, и это зависит от pH."
Профессор Кэти Мартин сказала: «Во многих растениях образование AVI, скорее всего, является неизбежным химическим поведением определенных антоцианов при определенных условиях. Тем не менее, у некоторых растений, таких как лизиантус (также известный как степная горечавка), центральная часть лепестков которого имеет очень темную пигментацию, AVI могут помочь увеличить интенсивность пигментации, чтобы привлечь опылителей или распространителей семян».