Dlaczego niektóre pomidory są żółte? Naukowcy odkryli zmianę w genie

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.

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.

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".