SlSAM3 взаимодействует с SlACS4, способствуя сигнальной передаче брассинолидов при покраснении плодов томата (Solanum lycopersicum)

Почему цвет томата важен

Томаты делают не только салат ярче; их переход от твёрдого зелёного к мягкому красному отражает глубокие изменения вкуса, текстуры и питательной ценности. Производители и селекционеры хотят, чтобы это изменение цвета происходило в нужное время и с нужной интенсивностью. В этом исследовании изучают, как растительный гормон брассинолид, взаимодействуя с газом созревания этиленом, помогает томатам покраснеть, включая ключевые белки внутри плода.

Гормон, который подталкивает плод к созреванию

Томат — классический «климактерический» плод, то есть при созревании он выделяет всплеск этилена. Этилен управляет многими признаками созревания, включая разрушение зелёного хлорофилла и накопление красных и оранжевых каротиноидных пигментов, таких как ликопин. Авторы обрабатывали развивающиеся плоды томата формой брассинолида — 24-эпибрассинолидом. При правильной дозе такое лечение ускоряло изменение цвета, снижало содержание хлорофилла, повышало уровень каротиноидов и ликопина и увеличивало уровень этилена. Блокирование синтеза брассинолидов давало противоположный эффект: замедляло созревание и снижало этилен. Эти ответы указывают, что брассинолиды действуют как помощники созревания, повышая уровень этилена в плоде.

Поиск ключевого переключателя внутри плода

Чтобы понять, как брассинолид связан с этиленом, команда изучила ферменты, синтезирующие S-аденозилметионин — молекулу-предшественник этилена. Среди трёх родственных генов томата один, названный SlSAM3, особенно реагировал на брассинолид: его активность возрастала при обработке гормоном и падала при блокировке брассинолида. SlSAM3 также активировался сильнее других родственных генов по мере перехода плодов от зелёного к красному. При помощи инструментов редактирования генома исследователи получили растения томата без SlSAM3 и растения, производившие его в избытке. Плоды с повышенным уровнем SlSAM3 созревали и окрашивались раньше, с большим содержанием каротиноидов и этилена, в то время как плоды, лишённые SlSAM3, дольше оставались зелёными, сохраняли хлорофилл и вырабатывали меньше этилена. Это показало, что SlSAM3 является мощным регулятором покраснения томатов.

Когда действие гормона зависит от одного гена

Затем учёные спросили, сохраняет ли брассинолид своё действие, если SlSAM3 отсутствует. Опрыскивание гормоном нормальных растений и растений с повышенным SlSAM3 ускоряло окрашивание плодов и ещё больше повышало содержание пигментов и этилена. Но у плодов без SlSAM3 гормональное лечение уже не помогало: они по‑прежнему медленно окрашивались и имели низкий уровень ликопина, каротиноидов и этилена. Брассинолид также не смог повысить активность нескольких генов, ответственных за синтез этилена, в этих мутантах. Эти результаты ставят SlSAM3 в центр эффекта гормона: без этого гена брассинолид теряет значительную часть своей способности стимулировать созревание.

Белки, работающие бок о бок

Этилен синтезируется в два основных этапа, и один из ключевых ферментов кодируется геном SlACS4. Поскольку активность SlACS4 увеличивалась при высоких уровнях SlSAM3, команда проверила, не вступают ли два белка в физическое взаимодействие. При помощи нескольких методов определения белковых взаимодействий в дрожжах и листьях табака они обнаружили, что SlSAM3 и фермент SlACS4 действительно связываются друг с другом, причём брассинолид явно укрепляет этот контакт. В плодах томата понижение уровня SlACS4 замедляло изменение цвета и накопление пигментов, тогда как повышение SlACS4 ускоряло созревание. Однако этот эффект от избытка SlACS4 был гораздо слабее в плодах, лишённых SlSAM3, что указывает на то, что SlSAM3 необходим для полного вклада SlACS4 в производство этилена и быстрое покраснение.

Что это означает для улучшения томатов

В совокупности исследование предлагает простую картину для неспециалистов: растительный гормон брассинолид подсказывает плодам томата созреть, повышая экспрессию гена SlSAM3. Белок SlSAM3 объединяется с другим белком, SlACS4, чтобы подпитывать путь синтеза этилена, повышая уровень газа, который приводит переход от зелёного к красному. Когда это партнёрство сильно, томаты теряют зелёный пигмент быстрее и накапливают больше красных и оранжевых пигментов. Выявив это взаимодействие, работа помогает понять, как разные растительные сигналы взаимодействуют при созревании, и может направить будущие усилия по селекции или агрономическому управлению для получения томатов с более предсказуемым цветом и качеством.

Цитирование: Xuetong, W., Ailing, L., Huan, C. et al. SlSAM3 interacts with SlACS4 to facilitate brassinosteroid signaling-mediated tomato (Solanum lycopersicum) fruit coloring. Commun Biol 9, 700 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-10266-0

Ключевые слова: созревание томатов, покраснение плодов, растительные гормоны, этиленовая сигнализация, брассинолиды