Почему цветы имеют свойство пахнуть?
Интересно, задаётся ли кто-то вопросом, чем пахнут цветы, которые дарят нам на праздники, те же самые розы или тюльпаны? Потому что это не просто визуальная красота, но и сложный биологический механизм, соблюдающийся на протяжении миллионов лет. Запахи цветов — это целая смесь летучих органических соединений, которые образуются в специализированных клетках лепесточков и частей цветка. Основными классами данных веществ являются терпеноиды, фенилпропаноиды и производные жирных кислот.
Как правило, терпеноиды составляют наиболее большую часть ароматических компонентов. В журнале Springer Nature исследователи отмечают, что эти соединения синтезируются по двум биохимическим путям: мевалонатному и метилэритритолфосфатному. Монотерпены, такие как линалоол, бета-оцимен, пинен и другие, формируют летучие свежие верхние ноты цветочного аромата, тогда как сесквитерпены создают более стойкие базовые ноты. К примеру в лилиях основными компонентами запаха выступают 1,8-цинеол, линалоол, метилбензоат и бета-оцимен, причём их соотношение определяет уникальный аромат каждого сорта.
Вторая по лидерству группа ароматических веществ — фенилпропаноиды и бензеноиды. Они образуются из аминокислоты фенилаланина по шикиматному пути. Инна Гутерман — научный сотрудник в университете Йорка — в своих работах объясняет: «Ключевым ферментом биосинтеза фенилпропаноидов является фенилаланин аммониум-лиаза». Далее включаются реакции гидроксилирования, метилирования и ацетилирования, в результате которых образуются такие соединения, как бензилацетат, эвгенол и ванилин.
Эволюция цветочных растений и запаха не так проста, как может показаться на первый взгляд, и об этом заявляют авторы журнала «Элементы», успешное распространение этих растений во многом обусловлено их способностью использовать животных для опыления и рассеивания семян, воздействуя на их восприятие и поведение. Имеются примеры, демонстрирующие, что некоторые виды рода Ophrys имитируют запахи феромонов самок пчёл, что побуждает самцов вступить в контакт, а потом переносить пыльцу. Кроме того, у Ficus, чьи семена разносится летучими мышами, аромат насыщеннее и меняется в ходе созревания по сравнению с видами птиц.
В Северо-Западном сельскохозяйственном университете учёные провели детальное изучение молекулярных основ формирования цветочных ароматов с помощью секвенирования РНК. Для исследования они решили взять лепестки Prunus mume, прославившихся своим цветочным запахом, и выделили типы клеток: эпидермальные, паренхимные, клетки сосудистых тканей. Поэтому данные результаты имеют успех, и селекционеры могут получить возможность воздействовать на гены, такие как PmBAHD3, участвующие в биосинтезе ароматических веществ, а также выводить новые ароматные сорта и улучшать характеристики.
Если продолжать тему исследований дальше, то можно отметить красивые цветы лилии, поскольку для анализа ароматических компонентов различных сортов применяют газовую хроматографию-масс-спектрометрию, но времени это занимает много. Такой метод позволяет точно идентифицировать и количественно оценить специфические летучие соединения. Китайские учёные выявили, что в лилиях 37 генов, ответственных за синтез терпеноидов, и 41 ген, причастный в производстве фенилпропаноидов – это открывает пути для селекции новых сортов.
Заслуживает внимания и факт, что выделение ароматических веществ подчиняется циркадным ритмам. Многие виды лилий, например, испускают летучие соединения преимущественно ночью, чтобы привлечь опылителей — бабочек. Терпеноиды выделяются наиболее активно при температуре около 30 градусов Цельсия, также на этот процесс влияет освещение. Отдельные же растения пошли по другому пути — скунсовая капуста развила способность выделять соединения с запахом падали, чем привлекает мух-двукрылых в качестве переносчиков пыльцы. Соответственно, цветочный аромат регулируется генетическими признаками, которые обеспечивают репродуктивный успех растений.
Автор: Алёна Казмина
