Международная группа ученых Калифорнийского университета, Научного института Вейцмана, Университета Кобе, Центра устойчивого ресурсоведения и Университета Осаки обнаружила способ удаления токсичных соединений из картофеля, что делает его более безопасным для употребления в пищу и удобным для хранения. Это открытие может сократить количество пищевых отходов и улучшить выращивание сельскохозяйственных культур в экстремальных условиях.
Растения картофеля естественным образом вырабатывают химические соединения, защищающие их от насекомых. Эти химические вещества, называемые стероидными гликоалкалоидами, содержатся в большом количестве в зеленых частях картофельной кожуры и в ростках и являются токсичными для насекомых и человека.
Солнечный свет может стимулировать производство стероидных гликоалкалоидов в клубнях картофеля даже после того, как они были собраны. Выявив ключевой генетический механизм производства стероидных гликоалкалоидов, исследователи смогут снизить токсичность картофеля, сохранив при этом естественные защитные силы растения. Устранение гликоалкалоидов из картофеля также облегчит его хранение и транспортировку на открытом воздухе.
В ходе исследования было установлено, что белок GAME15 играет ключевую роль в синтезе стероидных гликоалкалоидов в растениях. Этот белок действует одновременно как фермент и как строительный каркас.
Томаты также синтезируют стероидные гликоалкалоиды в зеленых, недозрелых плодах, листьях, стеблях и корнях растений. Когда исследователи «заглушили» ген GAME15 в томатах, синтез алкалоидов был устранен, но при этом растения стали очень восприимчивыми к вредителям.
Исследователи полагают, имея возможность регулировать, когда и где вырабатываются стероидные гликоалкалоиды в растении, например, в листьях, а не в клубнях или плодах, можно получить урожай, который будет храниться без риска токсичности от воздействия солнечного света. Зеленые, недозрелые плоды могут быть токсичными, но во время созревания эти молекулы разрушаются. При ограничении синтеза стероидных гликоалкалоидов в несъедобных частях растений потребители получат более безопасные и универсальные культуры.
Результаты исследования стали прорывом в области устойчивого сельского хозяйства.
Потери при хранении урожая являются основной проблемой послеуборочного периода. От времени уборки до потребления существует риск снижения товарного качества продукции из-за гниения и заражения вредителями запасов. В отделе обеззараживания Всероссийского центра карантина растений Россельхознадзора (ФГБУ «ВНИИКР») разрабатывают и оптимизируют методики фумигации против вредных организмов, позволяющие бороться с большинством вредителей запасов и успешно сохранять собранный урожай до момента потребления.
Источник: Adam Jozwiak et al, A cellulose synthase–like protein governs the biosynthesis of Solanum alkaloids, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adq5721