Сотрудники Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН (Иркутск) проанализировали биохимический состав диких яблонь, растущих на территории Восточной Сибири и Дальнего Востока. Полученные данные в будущем позволят селекционерам выводить новые сорта яблок, а также усовершенствовать плоды яблони домашней: сделать их более полезными и доступными в разных климатических условиях. Статья об этом исследовании опубликована в журнале Plants.

«Мы с коллегами выполняли большую скрининговую работу для диких видов рода Malus: Malus baccata, Malus mandshurica, Malus chamardabanica и Malus sachalinensis, характерных для обширной территории Восточной Сибири и Дальнего Востока. Механизмы биосинтеза и накопления биологически активных веществ и приспособления к климатическим колебаниям относительно хорошо изучены только у яблони домашней, а данные о диких видах малочисленны и разрознены. В связи с этим они показались нам наиболее интересными и перспективными для изучения. В селекционных работах при формировании знакомых нам сортов яблони домашней признаками для отбора служили в первую очередь размер плодов и их вкусовые качества, сладость. Наличие других полезных веществ, таких как аскорбиновая кислота, не были приоритетными. Несмотря на то что яблоки не считаются богатыми витамином С, это компенсируется широким употреблением этих плодов в свежем виде. Мелкоплодные виды яблонь известны особым “сибирским” привкусом и не очень пригодны для потребления, однако они могут служить источником полезных генов при разработке новых сортов. Для того чтобы использовать “дикарей” в селекции, требуется максимально развернутая информация о метаболических процессах и их взаимосвязи», — рассказала ведущий инженер лаборатории физиолого-биохимической адаптации растений СИФИБР СО РАН Злата Олеговна Ставицкая.

По словам учёных, состав плодов крайне динамичен. На него влияют климатические условия: влажность, количество теплых ночей в вегетационный период, количество солнечных дней, минеральный состав почвы. Всё это действует на накопление тех или иных веществ. 

Углеводы — первичный продукт биосинтеза и один из основных компонентов растительных тканей. Образование углеводов происходит под воздействием солнечного света в листьях в результате процесса фотосинтеза, из которых по флоэме — проводящей ткани растений — раствор сахаров в транспортной форме (например, сахароза и сорбитол) распространяется по всему растению, попадая в вегетативные и генеративные органы, где происходит дальнейший метаболизм транспортных сахаров в запасные: глюкозу и фруктозу. Также они могут включиться в другие метаболические процессы, зависящие от нужд растения в конкретный момент времени, например в образование аскорбиновой кислоты. Начало, скорость и эффективность биосинтеза витамина С определяется интенсивностью работы нескольких генов, специфичных для каждого из путей. Содержание в плодах яблонь аскорбиновой кислоты зависит также от активности ферментов, ответственных за процессы ее рециркуляции. 

«Сегодня мы можем утверждать, что дикие виды Malus baccata, Malus mandshurica, Malus chamardabanica и Malus sachalinensis, произрастающие на территории Прибайкалья и Дальнего Востока, отличаются очень высоким содержанием аскорбиновой кислоты в тканях плодов и могут быть использованы в качестве источника генов для улучшения гибридных сортов, растущих в этих областях. Пектин во всех изучаемых нами плодах содержит большое количество кальция — важнейшего элемента для формирования плодовой структуры: он играет значительную роль в уменьшении растяжимости клеточных стенок и повышении их прочности», — отметила исследовательница. 

Эта работа — часть большого исследовательского проекта, включающего изучение гибридов и сортов яблони домашней, адаптированных к сибирским климатическим условиям. Помимо исследований, связанных с аскорбиновой кислотой, сотрудники СИФИБР СО РАН проводят анализ динамики накопления растворимых сахаров, пектинов, изучают взаимосвязь их метаболических путей с устойчивостью к низким температурам. С помощью этих знаний, в том числе, можно определить, какие именно гены и связанные аллели — различные формы одного гена — обеспечивают высокий уровень содержания витамина С в яблоках. Это позволит в перспективе разработать аллель-специфические маркеры, которые будут помогать более быстрому внедрению в сорта генетических признаков высокого содержания витамина С путем селекции. 

«Итогом нашей работы хотелось бы видеть появление ассортимента яблок, которые были бы не только вкусными, но и полезными, с высоким содержанием витамина С», — добавила Злата Ставицкая. 

Текст: Кирилл Сергеевич.
Источник: «Наука в Сибири».