Сотрудники Федерального научного центра овощеводства (ФГБНУ ФНЦО) Надежда Александровна Голубкина, Елена Алексеевна Джос совместно с сотрудниками Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН (ИБХФ РАН) Татьяной Михайловной Заварыкиной, Галиной Семеновной Нечитайло и с коллегами из других научных центров в течение нескольких лет изучают влияние условий космического полета на семена томата. В ходе комплексной работы изучены морфометрические, биохимические и молекулярно-биологические особенности растений томата, выращенных из семян, длительное время находившихся на Международной космической станции (МКС).
В исследовании учёные изучили воздействие условий космического полета на семена томата (Solanum lycopersicum L.) двух сортов Лотос и Осенняя рапсодия селекции ФГБНУ ФНЦО. Семена экспонировали на МКС в течение полугода, затем опытные семена и наземный контроль высевали в теплице для изучения биохимических показателей и минерального состава плодов. Растения, выращенные из опытных семян, имели более мелкий средний размер плода, но не отличались по урожайности от контрольных, имели такой же высокий вкусовой показатель. В плодах опытных растений наблюдалось значительное повышение ряда биохимических показателей: количества сухого вещества, пищевых волокон, моносахаридов, лимонной, яблочной кислот и снижение щавелевой кислоты по сравнению с контрольными растениями. В плодах опытных растений не зафиксировано существенных изменений общей антиоксидантной активности, фотосинтетических пигментов, а также содержания полифенолов и пролина. Наиболее значимые изменения антиоксидантного статуса были выявлены при исследовании каротиноидов кожуры и мякоти плодов. В мякоти плодов опытных растений содержание каротиноидов было в 1,44–1,70 раза ниже, тогда как в кожуре – в 1,27–1,90 раза выше по сравнению с контрольными растениями. Полученные результаты указывают на значимое перераспределения каротиноидов в кожуре и мякоти томата из-за длительного окислительного стресса под влиянием условий космического полета.
Высокий антиоксидантный статус внешних тканей растений отражает мощный механизм их защиты от различных форм стресса. Молекулярно-генетические изменения в семенах томата, вызванные длительным космическим полетом, привели к увеличению содержания каротиноидов во внешней кожуре плода и уменьшению накопления каротиноидов в мякоти.
Выявлена тенденция к увеличению общего накопления минеральных веществ в мякоти плодов опытных растений по сравнению с кожурой в 1,13–1,50 раза. В плодах опытных растений наблюдалось снижение уровня Ca, Sr и Mo и увеличение Se как в мякоти, так и в кожуре. Концентрация Fe и особенно Pb была ниже в мякоти плодов опытных растений.
«Влияние окислительного стресса, вызванного длительным космическим полетом, проявляется как в изменении биохимических характеристик, так и минерального состава плодов томата, вызывает перераспределение каротиноидов а также макро- и микроэлементов в кожуре и мякоти плодов», – отмечает доктор с-х. наук, главный научный сотрудник ФГБНУ ФНЦО Надежда Александровна Голубкина.
«Длительная экспозиция семян томата в условиях Международной космической станции приводит к молекулярно-генетическим изменениям, проявление которых на биохимическом уровне было выявлено в ходе данного исследования. Изучение этих генетических изменений – дальнейшее направление нашей работы», – комментирует кандидат биол. наук, старший научный сотрудник ИБХФ РАН Татьяна Михайловна Заварыкина.
Выявленные изменения биохимических параметров и минерального состава плодов томата сортов Лотос и Осенняя рапсодия будут использованы в дальнейшей селекционной работе.
О исследованиях сообщалось в telegram-канале Минобрнауки России и в изданиях “ГАЗЕТА.RU” и Life.ru.
Подробнее о научной работе в статье – Golubkina N, Dzhos E, Bogachuk M, Antoshkina M, Verba O, Zavarykina T, Nechitailo G, Murariu OC, Tallarita AV, Caruso G. Effect of Seed Spaceflight Storage on Tomato Fruit Quality and Peel/Pulp Mineral and Antioxidant Distribution. Horticulturae. 2024; 10(3):289.
DOI: 10.3390/horticulturae10030289
Подробнее об этих и других исследованиях ФГБНУ ФНЦО в рамках космической тематики – Солдатенко А.В., Пивоваров В.Ф., Пышная О.Н., Гуркина Л.К., Тареева М.М. Оранжереи в космосе: от замысла до воплощения. Овощи России. 2023;(2):5-10.
DOI: 10.18619/2072-9146-2023-2-5-10