Naukowcy z Instytutu Biologicznego Tomskiego Uniwersytetu Państwowego w ramach strategicznego projektu „Biologia inżynieryjna” opracowują sposoby na zwiększenie zawartości substancji biologicznie czynnych w roślinach leczniczych i rolniczych, raporty służba prasowa TSU. Badania zostały wsparte programem federalnym „Priorytet 2030”.
„Badamy regulację syntezy metabolitów wtórnych najpopularniejszych wśród Rosjan roślin spożywczych – ogórka i ziemniaka, a także roślin leczniczych – gorzkiego orgaada i kalcedonu liczi” – mówi Ekaterina Bojko, naukowiec z Zakładu Fizjologii Roślin, Biotechnologia i Bioinformatyka Instytutu Biologicznego TSU. - Metabolity wtórne, w przeciwieństwie do pierwotnych, mają znaczenie funkcjonalne nie na poziomie komórki, ale na poziomie całej rośliny. Pełnią funkcje „ekologiczne”: chronią roślinę przed szkodnikami i patogenami, uczestniczą w rozmnażaniu i zapewniają interakcję roślin ze sobą oraz z innymi organizmami w ekosystemie.
Dla człowieka wtórne metabolity roślinne są cennym źródłem użytecznych związków, obiecujących nie tylko dla farmakologii, ale także dla przemysłu spożywczego, perfumeryjnego, kosmetycznego i innych.
Badanie poziomu metabolitów wtórnych w uprawach rolnych przyczyni się pośrednio do poprawy jakości produktów spożywczych i właściwości leczniczych roślin. Co więcej, badanie tych procesów może ujawnić nowe właściwości u znanych od dawna przedstawicieli flory i poszerzyć obszary ich zastosowania.
Zdefiniowanie „reaktywnych” procesów syntezy w toku nowych badań pozwoli biologom TSU na bezpośrednie „połączenie” cząsteczek sygnalizacyjnych (np. przekaźników gazu, wapnia) w przyszłości w celu przyspieszenia produkcji metabolitów wtórnych. W przyszłości jest to droga do ukierunkowanej modyfikacji genomu.
„Na razie radzimy sobie bez wprowadzania nowych projektów”, wyjaśnia Irina Golovatskaya, kierownik projektu. – Na początku podróży szukamy punktów przełączania w metabolizmie flawonoidów (z których wiele to barwniki roślinne) za pomocą fitohormonów. Interesuje nas, jak ścieżki syntezy metabolitów wtórnych różnią się lub są podobne w różnych modelach roślin. Na przykład, jakie grupy flawonoidów powstają w odpowiedzi na działanie regulatora wzrostu pochodzenia zewnętrznego, jego wielkość i charakter, jaka będzie reakcja wzrostowa roślin lub hodowli komórkowej. W tym przypadku naturalne zdolności adaptacyjne komórek lub roślin hodowlanych zostaną wykorzystane bez zmiany genomu do tej pory.
Docelowo wyniki badań biologów TSU przyczynią się do powstania przyjaznych dla środowiska i wysoko wydajnych linii upraw rolniczych, a także roślin leczniczych o wysokiej zawartości substancji biologicznie czynnych.