Βρέθηκε γονίδιο που μετατρέπει τις φράουλες σε σούπερ τροφή

Μια απλή γενετική τροποποίηση έκανε τις φράουλες πιο ζωντανές σε χρώμα, πιο γευστικές και πιο θρεπτικές χωρίς καμία αρνητική επίδραση στην ανάπτυξη των φυτών.

Η βελτίωση της ποιότητας των καρπών χωρίς να επηρεάζεται αρνητικά η ανάπτυξη των φυτών αποτελεί εδώ και πολλά χρόνια σημαντική πρόκληση στη γεωργία. Νέα έρευνα προτείνει μια πολλά υποσχόμενη λύση, εστιάζοντας σε ένα γονίδιο που παλαιότερα θεωρούνταν ότι έχει μόνο βασικό ρόλο στις λειτουργίες των κυττάρων.

Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η αύξηση της δραστηριότητας ενός διατηρημένου «γονιδίου συντήρησης» μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τόσο τη θρεπτική αξία όσο και τα αισθητηριακά χαρακτηριστικά των φρούτων.

Αυξάνοντας την έκφραση ενός γονιδίου που σχετίζεται με το tRNA κατάφεραν να αυξήσουν τα επίπεδα ανθοκυανινών και τερπενοειδών ουσιών που επηρεάζουν το χρώμα, το άρωμα και την αντιοξειδωτική ικανότητα.

Το σημαντικό είναι ότι αυτές οι βελτιώσεις δεν συνοδεύτηκαν από καμία μετρήσιμη αλλαγή στην ανάπτυξη του φυτού, στο μέγεθος των καρπών ή στην περιεκτικότητα σε σάκχαρα. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι γονίδια που θεωρούνταν υπεύθυνα μόνο για βασικές κυτταρικές λειτουργίες μπορούν επίσης να επηρεάζουν σημαντικά μεταβολικά χαρακτηριστικά, προσφέροντας μια νέα και πιο ήπια στρατηγική βελτίωσης καλλιεργειών.

Οι ουσίες

Οι ανθοκυανίνες και τα τερπενοειδή είναι βασικά συστατικά για το χρώμα, τη γεύση, το άρωμα και τα διατροφικά οφέλη των φρούτων. Ωστόσο, οι προσπάθειες αύξησης αυτών των ουσιών συχνά προκαλούν ανεπιθύμητες παρενέργειες, επειδή η παραγωγή τους συνδέεται στενά με τις φυτικές ορμόνες. Οι κυτοκινίνες ρυθμίζουν τόσο την ανάπτυξη όσο και τον δευτερογενή μεταβολισμό επομένως οι αλλαγές στη δράση τους μπορούν να επηρεάσουν τη δομή και την ανάπτυξη των φυτών.

Μια λιγότερο γνωστή ομάδα γονιδίων που σχετίζονται με τις κυτοκινίνες, τα λεγόμενα γονίδια ισοπεντενύλιο τρανσαφεράνση τύπου tRNA είχε μελετηθεί πολύ λιγότερο. Τα γονίδια αυτά θεωρούνταν ότι εκτελούν κυρίως βασικές κυτταρικές λειτουργίες και όχι ότι ρυθμίζουν ενεργά τα χαρακτηριστικά των φυτών. Το αν μπορούσαν να βελτιώσουν την ποιότητα των καρπών χωρίς να επηρεάζουν την ανάπτυξη παρέμενε άγνωστο.

Ερευνητές από το Γεωπονικό Πανεπιστήμιο της Ναντζίνγκ στην Ιαπωνία και το Πανεπιστήμιο του Κονέκτικατ μελέτησαν αυτή την πιθανότητα χρησιμοποιώντας άγριες φράουλες. Εστίασαν στο γονίδιο FveIPT2, ένα γονίδιο συντήρησης που σχετίζεται με τη λειτουργία του tRNA. Δημιουργώντας φυτά που παρήγαγαν περισσότερο από αυτό το γονίδιο, παρατήρησαν σαφή βελτίωση στην ποιότητα των καρπών.

Οι τροποποιημένες φράουλες συσσώρευσαν πολύ υψηλότερα επίπεδα ανθοκυανινών και τερπενοειδών στους ώριμους καρπούς ενώ η ανάπτυξη των φυτών το μέγεθος των καρπών και τα επίπεδα σακχάρων παρέμειναν αμετάβλητα. Τα ευρήματα αυτά αμφισβητούν την παραδοσιακή άποψη ότι τα γονίδια συντήρησης είναι παθητικά και αποκαλύπτουν τη δυνατότητά τους ως εργαλεία βελτίωσης καλλιεργειών.

Το FveIPT2 συμμετέχει στην τροποποίηση του tRNA και συνδέεται με την παραγωγή της κυτοκινίνης cis-zeatin. Σε αντίθεση με άλλα γονίδια που σχετίζονται με κυτοκινίνες και επηρεάζουν έντονα την ανάπτυξη, η αύξηση της δραστηριότητας του FveIPT2 είχε μόνο μικρές επιδράσεις στα συνολικά επίπεδα κυτοκινινών. Τα φυτά αναπτύχθηκαν φυσιολογικά, χωρίς εμφανείς ανωμαλίες. Άνθισαν και παρήγαγαν καρπούς κανονικά, ενώ το βάρος, το σχήμα και η γλυκύτητα των φρούτων δεν άλλαξαν.

Η μεταβολή

Παρότι η ανάπτυξη των φυτών παρέμεινε ίδια, η χημική σύσταση των φρούτων άλλαξε σημαντικά. Τα επίπεδα ανθοκυανινών, φλαβονοειδών και φαινολικών ενώσεων αυξήθηκαν αισθητά, δίνοντας βαθύτερο κόκκινο χρώμα στις φράουλες. Αναλυτικές εξετάσεις αποκάλυψαν αυξήσεις σε εννέα συγκεκριμένες ανθοκυανίνες, συμπεριλαμβανομένων ενώσεων που προέρχονται από κυανιδίνη και πελαργονιδίνη και συμβάλλουν στον χρωματισμό και την αντιοξειδωτική δράση.

Παράλληλα, σχεδόν τα μισά από όλα τα ανιχνευμένα τερπενοειδή αυξήθηκαν, συμπεριλαμβανομένων μονοτερπενοειδών, σεσκιτερπενοειδών και τριτερπενοειδών, ουσιών που συνδέονται άμεσα με το άρωμα και τη γεύση.

Οι αλλαγές επεκτάθηκαν και στο άρωμα των καρπών. Ουσίες που σχετίζονται με ευχάριστες ανθικές νότες, όπως η λιναλοόλη, έγιναν πιο άφθονες, ενώ μειώθηκαν ενώσεις που σχετίζονται με πιο έντονες και ρητινώδεις οσμές. Η ανάλυση της γονιδιακής έκφρασης επιβεβαίωσε ότι οι βιολογικές οδοί που παράγουν και μεταφέρουν αυτές τις ενώσεις ήταν πιο ενεργές.

Συνολικά, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το FveIPT2 μπορεί να βελτιώσει τη χημεία των φρούτων με στοχευμένο τρόπο χωρίς να ενεργοποιεί τις συνήθεις ορμονικές οδούς που επηρεάζουν την ανάπτυξη.

Οι ερευνητές σημείωσαν ότι η μελέτη δείχνει πως γονίδια που συνήθως θεωρούνται «γονίδια συντήρησης» μπορούν να έχουν εξαιρετικά συγκεκριμένες και πολύτιμες επιδράσεις. Στοχεύοντας ένα γονίδιο τύπου tRNA αντί για τους κλασικούς ρυθμιστές ορμονών κατάφεραν να βελτιώσουν το χρώμα, το άρωμα και τα θρεπτικά συστατικά των φρούτων χωρίς τις αρνητικές επιπτώσεις στην ανάπτυξη που συχνά συνοδεύουν τη μεταβολική μηχανική.

Η ανακάλυψη αναδεικνύει το FveIPT2 ως έναν πολλά υποσχόμενο στόχο για τη βελτίωση της ποιότητας των φρούτων στις φράουλες και πιθανόν και σε άλλες καλλιέργειες. Επειδή αυτή η προσέγγιση ενισχύει τις ευεργετικές χρωστικές και τις αρωματικές ενώσεις χωρίς να μειώνει την παραγωγή ή τη ζωτικότητα των φυτών, θα μπορούσε να αποδειχθεί ιδιαίτερα χρήσιμη για την ανάπτυξη φρούτων υψηλής ποιότητας.

Πέρα από αυτό, η έρευνα αμφισβητεί την ιδέα ότι τα γονίδια συντήρησης υποστηρίζουν μόνο βασικές κυτταρικές λειτουργίες. Αποκαλύπτοντας τον ρόλο τους στον δευτερογενή μεταβολισμό η μελέτη ανοίγει νέους δρόμους για τη βελτίωση των καλλιεργειών διατηρώντας παράλληλα τόσο την παραγωγικότητα όσο και την ποιότητα.

Naftemporiki.gr