Ученые из Северо-Западного университета сельского и лесного хозяйства в Янлине (КНР) нашли ключевой фермент, который создает характерный зимний аромат японского абрикоса (Prunus mume). Открытие объясняет, как растение производит коричный ацетат – одно из основных летучих соединений, придающих цветкам теплый, пряный запах. Результаты исследования, опубликованные в журнале Plant Cell Reports, помогут селекционерам выводить более ароматные сорта декоративных растений.
Именно коричный ацетат, сложный эфир с нотами корицы, во многом определяет букет ароматов японского абрикоса. Ранее было известно, что в процессе участвует фермент PmCAD1, который синтезирует коричный спирт. Однако ген, отвечающий за финальный этап – преобразование спирта в коричный ацетат, – оставался неизвестным. Китайские исследователи решили найти его и для этого проанализировали геном растения.
Ученые изучили геном сорта P. mume var. tortuosa и выделили 116 генов из семейства ацилтрансфераз – ферментов, присоединяющих ацильные группы к спиртам. Сопоставив данные о транскрипции генов у разных сортов с измерениями в лепестках на четырех стадиях цветения, они сузили список до трех генов-кандидатов: PmCAAT1, PmCAAT2 и PmCAAT3.
Последующий биохимический анализ показал, что ферменты PmCAAT1 и PmCAAT2 могут превращать коричный спирт в коричный ацетат, тогда как PmCAAT3 такой активностью не обладает. Ключевое различие между ними оказалось в специфичности: фермент PmCAAT1 проявляет высокое сродство именно к коричному спирту, что делает его главным производителем этого соединения в цветках. PmCAAT2, напротив, взаимодействует с более широким кругом веществ, включая линалоол, и, вероятно, участвует в синтезе других компонентов запаха.
Это открытие ставит японский абрикос в один ряд с такими растениями, как клубника, банан, персик и роза, у которых аромат и вкус также формируют специализированные ацилтрансферазы. Например, у персиков активность всего одного такого фермента объясняет разницу в насыщенности аромата у разных сортов.
Результаты исследования важны для садоводства. Аромат – одна из главных характеристик японского абрикоса, определяющая его ценность. Теперь селекционеры получили молекулярный инструмент, который позволит отбирать или создавать генно-модифицированные растения с усиленным запахом. Кроме того, изучение фермента открывает перспективы для биотехнологического производства коричного ацетата.