Ярко-красный, вкусный и полезный — именно так мы знаем и любим болгарский перец. Во-первых, группа под руководством профессора Саши Багинского с кафедры биохимии растений Рурского университета (RUB) подробно расшифровала на уровне белка, что заставляет их краснеть по мере созревания. В основе проекта лежат так называемые пластиды, типичные органеллы растительных клеток, в которых хлорофилл расщепляется, а каротиноиды вырабатываются по мере созревания плодов. Визуально это преобразование хорошо видно по смене цвета с зеленого на оранжевый или красный. Команда подробно задокументировала этот процесс на глобальном уровне на уровне белка и опубликовала результаты в The Plant Journal 30 ноября 2020 года.
От хлорофилла до каротиноида
Из-за своего ароматного вкуса и высокой концентрации полезных для здоровья ингредиентов, таких как витамин С и антиоксидантный провитамин А (каротиноиды), болгарский перец, по-научному Capsicum annuum, относится к наиболее популярным овощам. Процесс созревания перца происходит от фотосинтетически активных плодов с высоким содержанием хлорофилла и крахмала до нефотосинтезирующих плодов, богатых каротиноидами. Существенные этапы этой трансформации происходят в типичных органеллах растительной клетки, так называемых пластидах.
Органеллы-предшественники, так называемые пропластиды, являются первым шагом. Они еще не дифференцированы и трансформируются в разные пластиды в зависимости от типа ткани и сигналов окружающей среды. У многих сортов фруктов и овощей из них развиваются хромопласты. «Свое название они получили из-за часто ярких цветов», — объясняет Саша Багинский. В плодах перца пропластиды сначала превращаются в фотосинтетически активные хлоропласты, из которых развиваются богатые каротиноидами хромопласты за счет распада хлорофилла и механизмов фотосинтеза по мере созревания плода.
Решающее отличие от помидоров
То же самое и с помидорами, хотя с перцем есть принципиальное отличие: помидоры относятся к климактерическим плодам, которые продолжают созревать после сбора урожая. Биохимически этот процесс характеризуется огромным увеличением дыхательной активности с высоким потреблением кислорода, так называемым климактерическим периодом. С перцем дело обстоит иначе. «Зеленый перец, который часто продается в супермаркетах, недозрелый, — говорит Саша Багинский. Они по-прежнему содержат хлоропласты, богатые хлорофиллом, и, когда перец свежий, также содержат большое количество фотосинтетического запасного вещества крахмала. «Наши данные теперь показывают несколько различий в дифференциации хромопластов между перцем и помидорами на молекулярном уровне., который дает представление о различиях в метаболизме климактерических и неклимактерических фруктов », — говорит биолог.
Одним из примеров является энергетический метаболизм: белок PTOX — аббревиатура терминальной оксидазы пластид — который генерирует воду путем передачи электронов кислороду во время производства каротиноидов, присутствует в перце только в небольших количествах. Это может привести к снижению потребления кислорода и может быть связано с повышенным синтезом АТФ. Хромопласты используют модули фотосинтетического транспорта электронов для синтеза АТФ, который у перца, по крайней мере, частично осуществляется через так называемый комплекс цитохрома b6 / f и пластоцианин, который в перце присутствует в больших количествах — в отличие от томатов. Небольшое количества PTOX в перце может означать , что больше АТФ может быть получена в виде нескольких электронов от каротиноидов производственного потока через этот путь к ранее неизвестной оксидазе.
Более эффективное и устойчивое производство каротиноидов в растениях
«Это всего лишь один пример нескольких, иногда незначительных различий в метаболизме хромопластов томатов и перца», — объясняет Саша Багинский. «Наши данные обеспечивают новый подход к пониманию дифференциации хромопластов, который мы теперь намерены изучить более глубоко». Например, команда из Бохума будет использовать систему, описанную испанской группой, в которой дифференциация хромопластов в листьях индуцируется производством одного фермента. Это может указывать на способы более эффективного и устойчивого производства каротиноидов в растениях. Собранные на данный момент данные общедоступны через базу данных Pride.
