Ученые проследили эволюцию геномов мятных растений для потенциальных будущих применений, которые варьируются от изготовления лекарств и пестицидов до противомикробных препаратов
Семейство мятных, куда входят шалфей, розмарин, базилик и даже древесные растения, такие как тик, дают бодрящий толчок нашим чувствам обоняния и вкуса. Исследователи из Мичиганского государственного университета, США, обнаружили, что эти растения разнообразили свои особые природные характеристики благодаря эволюции их химического состава, пишет портал Рhys.org.
«Люди легко узнают членов семейства мятных по их специализированным метаболитам-терпеноидам. Метаболиты - эффективный способ защиты растений, потому что они не могут убежать и полагаются на стратегию отпугивания», - рассказывает Бьорн Хамбергер, первый автор исследования.
С 2016 года Хамбергер изучает специализированные метаболиты-терпеноиды, представляющие интерес для производства экологически чистых и устойчивых агрохимикатов, антиоксидантов, косметики и ароматизаторов.
Хамбергер работал с Робином Бьюэллом, бывшим исследователем геномики Мичиганского университета, ныне работающим в Университете Джорджии, который секвенировал геномы нескольких растений семейства мятных и, благодаря этому, удалось понять эволюцию химических процессов, возникших в мятных за последние 60-70 миллионов лет.
«На протяжении миллионов лет растения адаптировались и развивались в своих конкретных нишах, где они процветают, а это означает, что эти химические вещества разнообразны и явно приспособились к окружающей среде, - говорит Хамбергер. - Итак, мы пытаемся определить и открыть пути к этим специализированным метаболитам, которые производят растения».
Так, в сотрудничестве с коллегами Хамбергер обнаружили кое-что очень необычное в геноме американского красивоплодника – листопадного кустарника, относящегося к мятным. Выяснилось, что красивоплодник имеет большой биосинтетический кластер генов, или BGC.
BGC представляет собой группу генов, расположенных близко друг к другу в геноме и участвующих в одних и тех же метаболических путях. Эти гены подобны отдельным жемчужинам на ожерелье - раздельны, но вместе с тем связаны. Кроме того, ученые обнаружили варианты этого BGC у шести других видов семейства мятных.
Таким образом, становится ясно, что физическое расположение генов в геноме отвечает за эволюцию специализированных метаболических путей в растении, что приводит к огромному разнообразию интересных природных растительных соединений.
BGC хорошо известны в бактериальном мире, но их роль в растениях до конца не изучена. Кластер BGC красивоплодника содержит гены, кодирующие два различных пути терпеноидов. Команда обнаружила, что эти терпеноиды накапливаются в различных частях растения, таких как листья и корни, и могут играть разные роли в адаптации.
«Это одна и та же базовая молекула, но каждый вид создает свою собственную версию и модифицирует ее по-разному, чтобы она соответствовала их потребностям выживания», добавляет соавтор работы Эмили Ланье.
Новые молекулярные адаптации, которые Хамбергер и его команда обнаружили, открывают двери для будущих применений натуральных растительных продуктов семейства мятных. Предыдущие исследования привели к тому, что индийский колеус можно использовать в качестве естественного средства для лечения глаукомы, а техасский шалфей – против туберкулеза.
«Такие ферменты мятных, как и в американском красивоплоднике, дают нам возможность производить растительные продукты в лаборатории, в том числе, надеюсь, натуральные хорошо пахнущие репелленты от комаров», заключил Хамбергер.
(Источник: phys.org. Автор заглавного фото американского красивоплодника Бьорн Хамбергер).
Интересна тема? Подпишитесь на персональные новости в ДЗЕН | Pulse.Mail.ru | VK.Новости.
