Цветочные ароматы играют важную роль в экологии, привлекая опылителей и отпугивая травоядных. Гераниол — монотерпен со сладким, розовым ароматом — является основным компонентом коммерческих ароматизаторов, широко используемым в парфюмерной и пищевой промышленности.
В большинстве цветковых растений биосинтез гераниола происходит в пластидах и зависит от предшественников, образующихся в пути метилerythritol фосфата (MEP).
Однако появляются данные, свидетельствующие о том, что альтернативные цитоплазматические пути также могут способствовать синтезу монотерпенов у некоторых видов. Тем не менее степень, регуляция и биологическая значимость таких путей остаются неясными. Из-за этих неопределённостей потребовалось более глубокое исследование, чтобы выяснить, как Epiphyllum oxypetalum производит свой сильный ночной аромат.
Новые открытия
Исследователи из Сычуаньского университета и сотрудничающих институтов сообщили о новых открытиях в области биосинтеза цветочного аромата E. oxypetalum в исследовании, опубликованном в Horticulture Research. Используя волатиломные, транскриптомные, ферментативные анализы и субклеточную локализацию, команда раскрыла молекулярную основу производства гераниола у цветущего ночью кактуса. Они продемонстрировали, что цитоплазматическая терпеновая синтаза ответственна за образование гераниола, что представляет собой отход от классической модели биосинтеза монотерпенов, локализованных в пластидах.
Основные выводы
Исследователи сначала количественно оценили выбросы цветочных летучих веществ в течение всего процесса цветения и идентифицировали 49 соединений, среди которых гераниол составлял более 70% от общего объёма выделения аромата во время пика цветения. Было обнаружено, что лепестки и чашелистики являются основными тканями, ответственными за выделение аромата.
Интегрируя данные о экспрессии генов с функциональными анализами белков, команда определила EoTPSa1, высокорегулируемую терпеновую синтазу, локализованную в цитоплазме, как ключевой фермент, ответственный за синтез гераниола. Биохимические эксперименты подтвердили, что EoTPSa1 эффективно превращает геранилдифосфат (GPP) в гераниол.
Важно отметить, что ингибиторные анализы показали, что пул предшественников для гераниола происходит преимущественно из мевалонатного (MVA) пути, а не из MEP-пути. Это указывает на то, что E. oxypetalum синтезирует монотерпены в цитоплазме через MVA-TPS-биосинтетический путь — ранее недокументированный механизм биосинтеза цветочных ароматов кактуса.
Профилирование метаболитов также показало, что быстрый распад крахмала совпадает с выделением гераниола, обеспечивая необходимые углеродные субстраты для производства летучих веществ во время короткого периода цветения в ночное время.
«Это открытие демонстрирует элегантную и эффективную стратегию, с помощью которой E. oxypetalum организует свой фирменный аромат в течение удивительно короткого времени», — отметили авторы.
«Идентификация цитоплазматического пути биосинтеза гераниола бросает вызов устоявшимся представлениям о производстве монотерпенов у растений. Эти результаты расширяют наше понимание специализированного метаболизма и подчёркивают биохимическую сложность, лежащую в основе кратковременных событий ночного цветения», — добавили они.
Это исследование открывает новые возможности для ароматической биотехнологии и улучшения декоративных растений. Идентификация цитоплазматического пути биосинтеза гераниола предлагает многообещающую молекулярную мишень для усиления или модификации цветочных ароматов в садоводческой селекции.
Кроме того, эффективный путь производства ароматов с высокой производительностью у E. oxypetalum может вдохновить на разработке подходов метаболической инженерии для устойчивого промышленного производства гераниола. Работа также проливает свет на стратегии химической сигнализации у видов с ночным опылением, открывая путь для будущих исследований взаимодействия растений и опылителей и адаптивной эволюции цветов.
Предоставлено Китайской академией наук.
Другие новости по теме
- Обнаружено, что переносчики сахара усиливают проникновение аминогликозидных антибиотиков в бактерии
- Смертельная агрессия среди шимпанзе связана с большими территориями и более высоким выживанием детёнышей
- Жестокая борьба шимпанзе Ngogo за территорию приводит к демографическому взрыву
- В клетках обнаружен кластер железо-сера, необходимый для правильной сборки рибосом
- Новый вычислительный инструмент помогает учёным интерпретировать сложные данные об отдельных клетках
- Сильные наводнения сокращают мировые урожаи риса, угрожая продовольственной безопасности миллиардов людей
- Собаки с особенностями нейроразвития? Нейродивергенция у наших питомцев и что это может значить для нас
- Рыбоводство в озере Виктория процветает, но загрязнение и болезни уничтожают миллионы рыб. Как сократить потери
- Паразитические муравьи обманывают рабочих, чтобы те убили свою королеву, а затем захватывают власть.
- Переворот, устроенный муравьями-паразитами: королева-захватчица
Другие новости на сайте
- Наноматериалы на основе оксида цинка, полученные «зелёным» синтезом из растений пустыни, демонстрируют широкую антимикробную активность
- Не шутя. Оказывается, хамелеон с длинным носом — это несколько видов
- Обнаружено, что переносчики сахара усиливают проникновение аминогликозидных антибиотиков в бактерии
- Новый уровень симбиотического вождения в BMW: Hands-Off управление в BMW iX3
- Распродажа в REI в противовес «Чёрной пятнице»: одобренные редакторами рюкзаки и сумки для пешего туризма по сниженным ценам!
- Исследование выявило «совместное беспокойство прессы» среди журналистов после рейда в Marion County Record
- Отсрочка достижения нулевого уровня выбросов может привести к тому, что в течение многих столетий волны жары будут более сильными, продолжительными и частыми.
- Астрономы обнаружили плоский «алмазный кольцо» в созвездии Лебедя X — остаток взрывного пузыря
- Устойчивые закономерности в языках мира: треть грамматических «универсалий» выдерживает строгую проверку
- Небольшие изменения в явке могут существенно повлиять на результаты выборов в Великобритании в будущем, предупреждает исследование