Исследователи Университета штата Северная Каролина разработали новую методику, которая может изменять метаболизм растений. Протестированный на табачных растениях метод показал, что он может уменьшить количество вредных химических соединений, в том числе некоторых канцерогенных. Полученные результаты могут быть использованы для улучшения пользы сельскохозяйственных культур для здоровья.

"Ряд методов может быть использован для успешного снижения содержания определенных химических соединений или алкалоидов в растениях, таких как табак, но исследования показали, что некоторые из этих методов могут увеличивать количество других вредных химических соединений при одновременном снижении целевого соединения",-сказал Де-Ю Се, профессор биологии растений и микробов в штате Северная Каролина и соответствующий автор статьи, описывающей исследование. "Наша технология уменьшила количество вредных соединений, включая вызывающий привыкание никотин, канцерогенный N—нитрозонорникот (NNN) и другие специфические для табака нитрозамины (TSN), одновременно без вредного воздействия на растение."

Метод использует факторы транскрипции и регуляторные элементы в качестве молекулярных инструментов для новых конструкций регулирования. Регуляторные элементы-это короткие некодирующие фрагменты ДНК, которые контролируют транскрипцию близлежащих кодирующих генов. Факторы транскрипции-это белки, которые помогают включать или выключать определенные гены, связываясь с регуляторными элементами. Се предположил, что они могут быть полезными молекулярными инструментами для разработки новых правил для разработки новых признаков растений. Известно, что два фактора транскрипции арабидопсиса, в частности PAP1 и TT8, регулируют биосинтез антоцианов, или классов нутрицевтических соединений, обладающих антиоксидантными свойствами. Се далее выдвинул гипотезу, что эти белки могут быть использованы в качестве молекулярных инструментов для подавления ряда вредных уровней химических соединений, таких как никотин.

"PAP1 регулирует пигментацию, поэтому растения табака с нашими сверхэкспрессированными генами PAP1 красные", - сказал Се. "Мы провели скрининг ДНК растений и обнаружили, что табак содержит регуляторные элементы, благоприятные для PAP1 и TT8, вблизи генов JAZ, которые подавляют биосинтез никотина. Затем мы предположили, что эти элементы являются подходящими инструментами для тестирования. В целом, мы обнаружили четыре гена JAZ, активированных в растениях красного табака с повышенной экспрессией кассет PAP1 и TT8."

Се и его коллеги проверили гипотезу, изучив растения табака в теплице и в полевых условиях, и показали снижение содержания вредных химических соединений и никотина в обоих типах экспериментов. Уровни NNN были снижены с 63 до 79% в листьях табачных растений, у которых, например, были сверхэкспрессированы PAP1 и TT8. В целом, с помощью этой методики было значительно снижено содержание четырех канцерогенных ТСНК.

Се считает, что этот метод потенциально может быть использован на других культурных растениях для продвижения других полезных свойств и улучшения некоторых продуктов питания.

Статья опубликована в Журнале передовых исследований. Научный сотрудник Минчжу Ли является первым автором статьи. Бывшие аспиранты Сяньчжи Хэ и Кристоф Ла Ховари являются соавторами первых работ. Исследование было поддержано компанией R. J. Reynolds Tobacco Co.

ИСТОЧНИК