Международная группа ученых детально описала механизм производства натурального каучука в казахстанском одуванчике Taraxacum kok-saghyz. Результаты исследования могут ускорить селекцию высокоурожайных сортов этого растения и снизить зависимость мирового рынка от каучукового дерева – гевеи бразильской.
Почти весь натуральный каучук в мире получают из гевеи, которую выращивают в тропиках. Плантации этого дерева географически сконцентрированы и становятся все более уязвимыми для болезней и сокращения земель. Одуванчик кок-сагыз – перспективная альтернатива, приспособленная к умеренному климату. Он накапливает каучук в корнях, которые также содержат ценный для пищевой и фармацевтической промышленности инулин.
Исследователи из университетов Китая и Канады выяснили, что биосинтез каучука сосредоточен не во всей массе корня, а непосредственно в млечном соке – латексе. Чтобы прийти к такому выводу, они сопоставили данные по активности генов и составу белков в четырех видах тканей растения: главном и боковых корнях, листьях и латексе.
Анализ показал, что в латексе наиболее активны гены и белки, отвечающие за синтез терпеноидов – химических «строительных блоков» для молекул каучука. Ученые выделили ключевые белки SRPP и REF, которые стабилизируют частицы каучука в процессе их формирования, а также ферменты, которые непосредственно собирают полимерные цепи и поставляют для них исходный материал.
Кроме того, команда определила гены-регуляторы, которые управляют всем процессом. Эти гены, относящиеся к семействам bHLH, C3H и TCP, работают как «переключатели», запуская и останавливая программу синтеза каучука в клетках. Их выявление открывает возможность для целенаправленного генетического редактирования или отбора растений с наиболее активной выработкой сырья.
Полученные данные формируют молекулярную «дорожную карту» для селекционеров. Вместо медленного отбора по внешним признакам они смогут использовать генетические маркеры, связанные с генами-регуляторами и ключевыми белками. Это позволит быстрее выводить промышленные сорта одуванчика и диверсифицировать источники натурального каучука.