Корни томатов живут в собственной, «параллельной вселенной»
В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые обнаружили, что корни томатов вырабатывают уникальный класс метаболитов, называемых ацилсахарами. Ранее считалось, что эти соединения образуются только в волосках на поверхности листьев и стеблей томатов, известных как трихомы.
Ацилсахары — это специализированные молекулы, состоящие из сахарных ядер, украшенных цепочками жирных кислот. В трихомах томата эти метаболиты помогают защитить растение от вредителей. Однако оказалось, что ацилсахары для корнеплодов сильно отличаются от своих наземных аналогов.
Как помидоры живут своей жизнью
Используя передовые методы аналитической химии, ученые определили, что наиболее распространенный ацилсахар в корнеплодах томатов содержит сахарную сердцевину, состоящую из глюкозы, связанной с инозитом. К соединениям корней также были прикреплены различные цепочки жирных кислот. Это говорит о том, что томаты развили два отдельных пути метаболизма ацилсахара — один для листьев и стеблей, а второй для корней.
В связи с этим возник вопрос: вырабатываются ли ацилсахариды корня и трихомы одним и тем же метаболическим путем?
Чтобы выяснить это, исследователи провели некоторые молекулярные исследования. Так они обнаружили, что гены «поверхностного» и корневого ацилсахара сгруппированы близко друг к другу в геноме томата. Считается, что этот тип геномной организации (биосинтетический генный кластер) позволяет генам совместно регулироваться и совместно наследоваться.
«Наряду с наземным путем получения ацилсахаров, который мы изучали в течение многих лет, здесь мы находим вторую параллельную вселенную, существующую под землей», — объясняет ведущий автор исследования Роберт Ласт.
Эволюционный анализ также показал, что, корневые ацилсахара есть и у некоторых диких видов томатов, но не у более дальних «родственников». Это означает, что способность к получению ацилсахаров в корнеплодах появилась относительно недавно в генеалогическом древе томатов.
Какова цель этих таинственных подземных метаболитов? Ответа мы пока не знаем. Учитывая сходство с защитными соединениями для трихом, можно предположить, что корневые ацилсахары помогают помидорам бороться с почвенными вредителями и патогенами. Они также могут играть определенную роль в привлечении полезных микробов в корневую зону. Будущие исследования могут пролить свет на их экологические функции.