دانشمندان موفق شده‌اند طعم و ارزش غذایی توت‌فرنگی را بدون تغییر روند رشد آن بهبود بخشند.

بهبود کیفیت میوه ضمن حفظ کیفیت طبیعیرشد گیاههمیشه یک چالش بزرگ در کشاورزی بوده است. یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که دستیابی به این تعادل ممکن است آسان‌تر از آن چیزی باشد که قبلاً تصور می‌شد. دانشمندان کشف کرده‌اند که افزایش فعالیت یک «ژن پاک‌کننده» حفظ‌شده می‌تواند همزمان هم ارزش غذایی و هم خواص ارگانولپتیک میوه را بهبود بخشد. تیم تحقیقاتی با افزایش بیان ژن مرتبط با tRNA، سطح آنتوسیانین‌ها و ترپنوئیدها - ترکیباتی که بر رنگ، عطر و خواص آنتی‌اکسیدانی میوه تأثیر می‌گذارند - را افزایش داد. این پیشرفت‌ها هیچ تأثیر قابل اندازه‌گیری بر رشد گیاه، اندازه میوه یا محتوای قند نداشتند. نتایج، نقش غیرمنتظره‌ای را برای ژن‌هایی که معمولاً با عملکرد سلولی پایه مرتبط هستند، آشکار می‌کند و نشان می‌دهد که آنها همچنین می‌توانند بر ویژگی‌های متابولیکی کلیدی میوه تأثیر بگذارند.
آنتوسیانین‌ها و ترپنوئیدها نقش حیاتی در رنگ، طعم، عطر و ارزش غذایی کلی میوه‌ها دارند. با این حال، تلاش برای افزایش محتوای این ترکیبات اغلب منجر به عوارض جانبی نامطلوب می‌شود. این به این دلیل است که تولید آنها ارتباط نزدیکی با هورمون‌های گیاهی دارد. به عنوان مثال، سیتوکینین‌ها هم رشد گیاه و هم متابولیسم ثانویه را تنظیم می‌کنند، بنابراین تغییر سطح آنها می‌تواند ساختار و ویژگی‌های رشد گیاهان را تغییر دهد.
یک دسته کمتر شناخته شده از ژن‌های مرتبط با سیتوکینین - ایزوپنتنیل ترانسفرازهای نوع tRNA - توجه نسبتاً کمی را به خود جلب کرده‌اند. تصور می‌شود که این ژن‌ها عملکردهای سلولی معمول را انجام می‌دهند و نه اینکه به طور فعال صفات گیاه را تنظیم کنند. اینکه آیا آنها می‌توانند کیفیت میوه را بدون تأثیر بر رشد گیاه بهبود بخشند، هنوز مشخص نیست و همین امر آنها را شایسته مطالعه بیشتر می‌کند.
محققان دانشگاه کشاورزی نانجینگ و دانشگاه کنتیکت مقاله‌ای را در مجله *تحقیقات باغبانی* منتشر کردند و این احتمال را با استفاده از توت‌فرنگی وحشی به عنوان مثال بررسی کردند. آنها بر روی یک ژن خانه‌دار به نام FveIPT2 تمرکز کردند. با اصلاح ژنتیکی گیاهان برای افزایش سطح بیان این ژن، بهبود قابل توجهی در کیفیت میوه مشاهده کردند.
گیاهان تراریخته در مقایسه با گیاهان وحشی، سطوح بالاتری از آنتوسیانین‌ها و ترپنوئیدها را در میوه‌های بالغ نشان دادند، اما هیچ تفاوتی در رشد، اندازه میوه یا میزان قند مشاهده نشد. این کشف، باور دیرینه مبنی بر اینکه ژن‌های خانه‌دار تنها نقش غیرفعالی دارند را به چالش می‌کشد و پتانسیل عظیم آنها را برای بهبود محصول برجسته می‌کند.
ژن FveIPT2 در اصلاح tRNA نقش دارد و با سنتز سیس-زئاتین (یک سیتوکینین) مرتبط است. برخلاف سایر ژن‌های مرتبط با سیتوکینین که تأثیر قابل توجهی بر رشد گیاه دارند، افزایش فعالیت FveIPT2 تنها باعث تغییرات جزئی در سطح کلی سیتوکینین می‌شود. رشد گیاه به طور طبیعی و بدون هیچ گونه ناهنجاری آشکاری ادامه می‌یابد. گلدهی و میوه‌دهی طبق انتظار رخ می‌دهد و هیچ تغییری در وزن، شکل یا شیرینی میوه ایجاد نمی‌شود.
با وجود رشد پایدار گیاه، ترکیب شیمیایی میوه‌ها تغییرات قابل توجهی را متحمل شد. سطح آنتوسیانین‌ها، فلاونوئیدها و ترکیبات فنلی افزایش یافت و در نتیجه رنگ قرمز شدیدتری ایجاد شد. تجزیه و تحلیل دقیق، افزایش قابل توجهی در سطح نه آنتوسیانین خاص، از جمله ترکیبات مشتق شده از سیانیدین و پلارگونیدین که به دلیل خواص آنتی‌اکسیدانی خود شناخته شده‌اند، نشان داد.
همزمان، محتوای تقریباً نیمی از ترکیبات ترپنوئیدی شناسایی‌شده افزایش یافت. این ترکیبات ترپنوئیدی شامل مونوترپن‌ها، سسکوئی‌ترپن‌ها و تری‌ترپن‌ها هستند که نقش مهمی در عطر و طعم دارند.
این تغییرات محدود به رنگ و اجزای تغذیه‌ای نیستند. سطح ترکیبات معطر مرتبط با رایحه‌های دلپذیر گل، مانند لینالول، افزایش یافت. در مقابل، سطح ترکیبات مرتبط با بوهای تند و رزینی کاهش یافت. مطالعات بیان ژن تأیید کرد که مسیرهای کلیدی مسئول تولید و انتقال این ترکیبات فعال‌تر شده‌اند.
روی هم رفته، این نتایج نشان می‌دهد که FveIPT2 می‌تواند به طور انتخابی شیمی میوه را بدون ایجاد تغییرات هورمونی معمول که بر رشد تأثیر می‌گذارند، بهبود بخشد.
محققان خاطرنشان کردند: «این مطالعه نشان می‌دهد آنچه ما معمولاً به عنوان «ژن‌های خانه‌دار» می‌شناسیم، می‌تواند اثرات شگفت‌آور خاص و قابل توجهی داشته باشد. با هدف قرار دادن ژن‌های نوع tRNA به جای تنظیم‌کننده‌های هورمونی سنتی، ما توانستیم رنگ، طعم و ترکیب غذایی میوه را بدون تأثیر بر رشد بهبود بخشیم، در حالی که مهندسی متابولیک معمولاً اثرات منفی بر رشد دارد. این نتایج نشان می‌دهد که مسیرهای سلولی بنیادی می‌توانند به طور نامحسوس بر کیفیت میوه تأثیر بگذارند و ابزارهای جدیدی را در اختیار پرورش‌دهندگان قرار دهند که هم مؤثر و هم ملایم هستند.»
نتایج نشان می‌دهد که FveIPT2 روشی امیدوارکننده و مؤثر برای بهبود کیفیت میوه توت‌فرنگی و سایر محصولات کشاورزی است. از آنجا که این روش محتوای رنگدانه‌های مفید و ترکیبات معطر را بدون کاهش عملکرد یا زنده‌مانی گیاه افزایش می‌دهد، برای پرورش محصولات کشاورزی با کیفیت بالا بسیار مهم است.
به طور گسترده‌تر، این مطالعه این تصور را که ژن‌های خانه‌دار فقط در فرآیندهای سلولی روتین دخیل هستند، به چالش می‌کشد. با شناسایی تأثیر آنها بر متابولیسم ثانویه، این مطالعه استراتژی‌های جدیدی را برای افزایش بازده محصولات کشاورزی ضمن حفظ کیفیت آنها پیشنهاد می‌کند.
این مقاله توسط آکادمی علوم دانشگاه کشاورزی نانجینگ ارائه شده است. توجه: محتوا ممکن است به دلیل قالب‌بندی و الزامات طول، نیاز به ویرایش داشته باشد.
برای دریافت به‌روزرسانی‌های روزانه و هفتگی و به‌روز ماندن، در خبرنامه ایمیلی رایگان ScienceDaily مشترک شوید. یا منابع خبری متعدد ما را در RSS خوان خود جستجو کنید:
نظرات خود را در مورد ScienceDaily به اشتراک بگذارید - ما از همه نظرات، چه مثبت و چه منفی، استقبال می‌کنیم. آیا در استفاده از سایت با مشکلی مواجه هستید؟ سوالی دارید؟