Исследователи разработали сорт томатов, устойчивый к холоду

Исследователи из Барселонского университета достигли значительного прогресса в улучшении урожайности томатов в холодных климатических условиях. Они выявили и увеличили уровень ключевых молекул, называемых гликозилированными стеролами (ГС), которые находятся в клеточных мембранах растений. Эти молекулы помогают томатам противостоять низким температурам, при этом не мешают их росту и развитию.

Томаты, как растения тропического происхождения, крайне чувствительны к холодным температурам, особенно в диапазоне от 0 до 12 °C. Оптимальные условия для их роста – температура от 20 до 28 °C, и снижение температуры до 10-12 °C негативно влияет на их развитие.

Ранее большинство исследований устойчивости растений к холоду фокусировались на том, что гликозилированные стеролы были лишь второстепенными компонентами в мембранах клеток. Однако в томатах и других растениях семейства Пасленовые эти молекулы преобладают в мембранной структуре. Исследования показали, что гликозилированные стеролы играют ключевую роль в восприятии холода и активации защитных молекулярных механизмов.

Для проверки этой гипотезы команда исследователей использовала трансгенные растения сорта MicroTom. Они увеличили уровень глутамата натрия путем сверхэкспрессии фермента SlSGT2 и снизили его выработку путем подавления фермента SlSGT1. Эти два фермента участвуют в синтезе глутамата натрия. Результаты эксперимента оказались ярко выраженными: растения с избыточной экспрессией SGT2 и повышенным уровнем гликозилированных стеролов (GS) показывали значительно лучшую устойчивость к холоду, а растения с подавленным SlSGT1 и пониженным уровнем GS, наоборот, становились более чувствительными к холоду.

Основным механизмом устойчивости является то, что высокий уровень гликозилированных стеролов помогает стабилизировать плазматическую мембрану. Более того, эти молекулы обеспечивают растению своего рода "предварительную" реакцию на стресс, позволяя растению реагировать на холод еще до его непосредственного воздействия.