Антоціани - це водорозчинні пігменти, що належать до сімейства флавоноїдних сполук, які беруть участь у численних аспектах розвитку та захисту рослин. Кілька сортів солодкого апельсина [( Citrus sinensis ) L. Osbeck], включаючи Tarocco, Moro та Sanguinello, здатні синтезувати антоціани, які надають фруктам характерного кривавого кольору і дозволяють легко відрізнити їх від непігментованих, світло-оранжевих сортів. Антоціани синтезуються через флавоноїдний шлях, який є повсюдним і добре описаним шляхом вторинного метаболізму рослин. Більшість генів, що кодують ферменти, які біосинтезують молекули пігменту, були клоновані та охарактеризовані у різних видів, включаючи види цитрусових. Фенілаланін є прямим попередником для синтезу антоціанідинів, і його перетворення в структуру ядра пігменту вимагає ряду реакцій. Перший з них представлений перетворенням фенілаланіну в транс -коричну кислоту, що каталізується фенілаланін-амоніак-ліазою (PAL). На наступних стадіях 4-гідроксилювання коричної кислоти циннамат-4-гідроксилазою (C4H) генерує p -кумаринову кислоту, яка перетворюється 4-кумарат: КоА-лігазою (4CL) у відповідний ефір КоА. Першим специфічним ферментом шляху біосинтезу антоціанів є халконсинтаза (CHS), яка конденсує три малоніл-КоА та один р.молекули -кумароїл-КоА для отримання халкону нарінгеніну. Халкон нарингеніну ізомеризується халконізомеразою (CHI) у флаваноннарингенін, який згодом перетворюється на дигідрокемпферол флаванон-3'-гідроксилазою (F3H). Дигідрофлавоноли, дигідрокверцетин і дигідромірицетин, синтезуються з дигідрокемпферолу шляхом послідовного гідроксилювання, яке каталізується флавоноїдною 3'-гідроксилазою (F3'H) і флавоноїдною 3',5'-гідроксилазою відповідно. Дигідрофлавонол-4-редуктаза (DFR) може відновлювати дигідрофлавоноли до відповідних лейкоантоціанідинів. Антоціанідинсинтаза (ANS) перетворює безбарвні лейкоантоціанідини в забарвлені антоціанідини, які після утворення механізм, подібний до процесу детоксикації, був запропонований для перенесення антоціану у вакуоль, ця локалізація необхідна для запобігання окисленню. Згідно з цим, антоціани повинні бути кон’юговані з глутатіоном за допомогою специфічної глутатіонтрансферази (GST) який часто вказується як справжній останній фермент, залучений до цього метаболічного шляху. Біосинтез антоціанів регулюється в основному на транскрипційному рівні комплексом MBW, що складається з білків факторів транскрипції Myb, основної спіралі-петлі-спіралі (bHLH) і WD-повторів. Зокрема, пігментація кривавих апельсинів походить від вставки ретротранспозону, що забезпечує експресію Ruby, що кодує фактор транскрипції MYB-типу комплексу MBW, який активує виробництво антоціану в C. sinensis. Відповідно, більшість відмінностей у рівнях антоціанів у цитрусових пов’язані зі зміною експресії Ruby, спричиненою точковими мутаціями або інделями, що є результатом змінних елементів. Нещодавно була ідентифікована група мутантів, у яких антоціанова пігментація не відбувається, незважаючи на наявність алелів Ruby дикого типу . Ця підгрупа варіантів без антоціанів характеризується відсутністю проантоціанідинів у насінні, а фруктовий сік майже повністю позбавлений кислотності, разом визначають «безкислотний» фенотип. Було виявлено, що ген bHLH під назвою Noemi відіграє вирішальну роль у контролі біосинтезу флавоноїдів, оскільки він взаємодіє з рубіном , щоб визначити як виробництво антоціану в листках і бутонах цитрусових, так і регуляцію кислотності плодів. Однак роль Ноемі в пігментованих плодах солодкого апельсина ще не досліджена ні в нормальних, ні в стресових умовах. У пігментованих різновидах вміст антоціанів також може змінюватися залежно від різних умов навколишнього середовища, таких як вплив світла, статус харчування, лікування ксенобіотиками або гормонами та температура. Холодна індукція біосинтезу антоціанів викликала більший інтерес, ніж інші екологічні виклики, оскільки продуктивність комерційно важливих сортів цитрусових серйозно знижується низькою температурою, яка викликає метаболічні зміни, такі як підвищений витік електроліту, знижена фотосинтетична здатність і швидкість дихання. Найцікавіше те, що було показано, що вміст пігменту у свіжозібраних фруктах значно збільшується під час холодного зберігання завдяки поточному біосинтезу антоціанів. Це посилення досягається як шляхом посилення регуляції генів, які беруть участь у біосинтезі антоціанів, і збільшення кодованих білків, а також шляхом індукції транскрипції регуляторного гена Ruby. Подальше дослідження транскриптомів показало, що холодовий стрес викликає коригування транскриптомів, абсолютно орієнтованих на посилення шляху біосинтезу флавоноїдів у кривавих апельсинах, включаючи гени, що належать до метаболічних шляхів вище за течією, таких як шлях шикімату, який дає фенілаланін. Цікаво, що червоне забарвлення м’якоті плоду як під час дозрівання, так і під час холоду розподіляється в м’якоті плоду нерівномірно. Навпаки, накопичення пігменту зосереджено в певних областях усього плоду, в яких потім можна спостерігати високопігментовані та низько/непігментовані сегменти, незважаючи на те, що вони запрограмовані на синтез антоціанів своїм генотипом. Метилювання ДНК у поєднанні з модифікаціями гістонів і негістоновими білками визначає структуру та доступність хроматину. Метилювання ДНК сприяє регулюванню експресії генів, глушіння транспозонів, взаємодії хромосом і успадкування ознак. Багато ранніх досліджень абіотичного стресу показали, що індуковане стресом метилювання та/або деметилювання ДНК відбувається як у всьому геному, так і в конкретних локусах. В деяких випадках, припускаючи, що метилювання ДНК є важливим у опосередкуванні взаємодії рослин із сигналами навколишнього середовища. У цій роботі ми оцінили вплив зберігання при низькій температурі на накопичення антоціанів і відповідну експресію генів як у високопігментованих (HP), так і в низькопігментованих (NP) областях одного фрукта окремо. Подібним чином аналіз чутливого до метилювання ампліфікаційного поліморфізму (MSAP) використовувався для визначення статусу метилювання DFR і Rubyпромоторів під час холодного зберігання в областях NP і HP для кореляції рівнів метилювання ДНК з експресією генів. Таким чином ми спробували простий спосіб встановити на нуль генетичні відмінності (однаковий фрукт), щоб підкреслити варіації в епігенетичних ознаках, які можуть відповідати за різні рівні експресії генів. Крім того, вимірювали експресію ДНК-деметилаз, залучених у динаміку перегрупувань метилювання. Нарешті, була розглянута та обговорена роль гена BHLH Noemi у зміні пігментації під час холодового стресу.
Джерело: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.0c02360
_____________________________________________________________________________________
Вплив підщепи на вміст антоціаніну
