Ключевое открытие — это своего рода клеточный насос, ранее неизвестный в растениях. Когда этот насос не работает должным образом, как это происходит в некоторых петунии, лепестки цветов не могут подкислять специальные отсеки в своих клетках. В результате эти лепестки становятся синими, а не красными или фиолетовыми — так же, как лакмусовая бумажка, которую многие из нас помнят с уроков химии.
«Цвета синих цветов долгое время были загадочными, и голубая роза фигурирует во многих мифах, легендах и даже операх», — сказала Франческа Кватроккио из Университета VU в Амстердаме. «Еще в 1910-х годах было высказано предположение, что синий цвет цветов вызван пониженной кислотностью« клеточного сока ». Другие полагали, что радикальные изменения в клеточном соке могут вызвать ужасные вредные дефекты, и предположили, что синий цвет цветков имеет какое-то отношение к образованию комплексов металл-антоциан. Наше текущее мнение таково, что оба поняли это правильно ».Тем не менее, никто толком не знал, как это работает. Ученые обнаружили один тип протонной помпы в 1980-х годах. «На протяжении десятилетий была принята идея, что весь транспорт H + через внутренние мембраны управляется этими v-АТФазами», — пояснил Рональд Коэс из Университета Голландского университета.
Не так, как показывает новая работа.В большинстве клеток есть лишь незначительные различия в pH между внутренними и внешними частями внутриклеточных компартментов или вакуолей. Лепестки, для сравнения, могут показывать более крутые градиенты pH.
Ученые также знали, что разница в pH между синими и красными лепестками петунии каким-то образом связана с горсткой так называемых PH-генов.Quattrocchio и Koes теперь обнаруживают, что эти гены кодируют путь перекачки протонов, который позволяет лепестковым клеткам, а также, возможно, другим клеткам повышать кислотность определенных компартментов. Насос состоит из двух разных белков, которые вместе продолжают работать и повышают кислотность, даже когда другие насосы останавливаются. Голубые петунии имеют синий цвет из-за генетических дефектов, из-за которых специальная система откачки выходит из строя.
«Изучая разницу между синими и красными цветками петунии, мы открыли новый тип переносчика, способного сильно подкислять внутреннюю часть вакуоли», — сказал Куатроккио.Теперь у них есть инструменты для выделения разновидностей растений с разным уровнем подкисления в их вакуолях, добавила она, и это действительно может оказаться очень плодотворным, когда дело доходит до создания новых цветов в ценных цветах или новых вкусов во фруктах, винах и соках.
Исследователи говорят, что эти более кислые вакуоли и насосы, которые делают их возможными, могут даже использоваться в качестве резервуаров для хранения токсичных соединений, таких как металлы и соли.