Ученые объяснили окраску ярких цветов и ягод

Исследователи объяснили, почему в норме растворимые пигменты антоцианы образуют в клетках некоторых растений устойчивые агрегаты, придавая им интенсивную окраску. Эти образования зависят от кислотности среды, концентрации и модификаций антоцианов. Статью о работе опубликовал журнал Current Biology.

Антоцианы – распространенные растительные пигменты из группы гликозидов. Они отвечают за яркую палитру осенних листьев, красный цвет вишни, оттенки синего, пурпурного и фиолетового в окраске цветов и плодов. Антоцианы синтезируются в цитоплазме, перемещаются в вакуоли и благодаря своей растворимости в воде равномерно распределяются в них.  Но растворенные в вакуолях антоцианы осаждаются и образуют устойчивые плотные включения с интенсивной окраской. Впервые такие включения были описаны в 1905 году, но механизм образования таких включений неизвестен до сих пор.

В новой работе международная команда ученых изучила процесс образования агрегатов. Для этого ученые создали линию табака, который вырабатывает большое количество антоцианов, добавив два гена, взятых у пурпурного львиного зева, декоративного растения с интенсивно окрашенными цветками. У полученных растений антоцианы в вакуолях находились только в растворенном состоянии. Затем исследователи скрестили эту линию табака с другими линиями, которые вырабатывали ферменты, модифицирующие антоцианы. Нерастворимые включения образовались у тех гибридов, у которых ферменты присоединяли к антоцианам ацильный остаток кумаровой кислоты. Подробно изучив условия образования включений in vitro, ученые обнаружили, что антоциановые агрегаты охотнее образуются при высоких общих концентрациях антоцианов в растворе и в слабокислой среде.

Таким образом, авторы новой работы определили механизм образования окрашенных вакуольных агрегатов. Также это исследование поможет ученым лучше понять механизм окрашивания цветов растений, растущих в слабокислых условиях, которые способствуют образованию бесцветных соединений антоцианов.

Табак, которое использовали ученые в этом исследовании, это модельное растение, которое помогло решить уже не одну биологическую задачу. Например, недавно на нем опробовали механизм повышения эффективности фотосинтеза.

Анна Маньшина