Dlaczego niektóre pomidory są żółte? Naukowcy odkryli zmianę w genie
Jedna mutacja w genie odpowiada za żółtą barwę części pomidorów. Zespół z dwóch chińskich uniwersytetów wyjaśnia mechanizm na poziomie enzymu i pigmentów. Ich odkrycie może wpłynąć na przyszłą modyfikację żywności.
Żółte pomidory
Chińscy naukowcy zidentyfikowali pojedynczą mutację genetyczną, która zmienia pigmentację pomidorów, ujawniając, jak niewielka zmiana molekularna może wpływać na złożone szlaki metaboliczne. Zespół naukowców z Uniwersytetu Rolniczego w Nankinie i Uniwersytetu Jiao Tong w Szanghaju odkrył, dlaczego niektóre pomidory mają żółty, a nie czerwony kolor. Okazało się, że przyczyną jest pojedyncza mutacja w genie YFT3, która zaburza działanie jednego z enzymów odpowiedzialnych za wytwarzanie barwników w owocach.
Mutacja w genie YFT3 zmienia kolor pomidorów
W badaniu opublikowanym w "Horticulture Research" wykazali, że pojedyncza zmiana aminokwasu w genie YFT3 osłabia działanie kluczowego enzymu szlaku izoprenoidów. Kolor pomidora zależy głównie od karotenoidów – naturalnych barwników, które nadają mu odcień od żółtego po czerwony. Najważniejszym z nich jest likopen, dzięki któremu pomidory są czerwone. To właśnie on jest też cenny dla zdrowia – wspiera m.in. serce i chroni komórki przed starzeniem.
Badacze przeprowadzili klonowanie mapowe, testy molekularne i analizy. Uzupełnienie funkcji przywracało czerwony kolor, a linie knockout odtwarzały żółty fenotyp. To potwierdza, że YFT3 jest niezbędny dla akumulacji karotenoidów.
W zdrowych pomidorach enzym zwany IDI1 pomaga w utrzymaniu równowagi między dwiema cząsteczkami (IPP i DMAPP), które są niezbędne do produkcji karotenoidów. Jednak mutacja w genie YFT3 zmienia jeden aminokwas w tym enzymie – zamiast seryny pojawia się arginina w pozycji 126. Ten drobny błąd powoduje, że enzym działa znacznie gorzej, co zakłóca powstawanie barwników i sprawia, że pomidory stają się żółte zamiast czerwonych.
Badacze potwierdzili to, porównując zwykłe rośliny z tymi o żółtych owocach. Gdy przywrócili poprawny gen, pomidory odzyskały czerwony kolor. Natomiast usunięcie genu w zdrowych roślinach dało żółty efekt – co potwierdziło jego kluczową rolę. Analizy wykazały też, że mimo iż inne geny próbują "nadrobić" brak barwników, nie są w stanie zastąpić wadliwego enzymu. Struktura komórek odpowiedzialnych za gromadzenie barwników również była u żółtych pomidorów zniszczona.
Modyfikowanie pomidorów to dopiero początek
Odkrycie to ma duże znaczenie dla rolnictwa i hodowli roślin. Naukowcy wskazują, że poznanie genu YFT3 pozwoli w przyszłości modyfikować kolor i wartość odżywczą pomidorów, a nawet ulepszać inne rośliny bogate w karotenoidy – np. paprykę czy marchew. Dzięki temu można będzie tworzyć odmiany o lepszym smaku, wyglądzie i wartości zdrowotnej.
Jak podsumowała autorka badań dr Lingxia Zhao: "Jedna mała zmiana w genie może całkowicie odmienić wygląd owocu. Teraz wiemy, jak to działa – i możemy to wykorzystać z korzyścią dla rolnictwa i konsumentów".
