Виктория Дмитриевна Бемова, младший научный сотрудник, лаборатория генетики, селекции и биотехнологии декоративных и ягодных культур, ВИР
190000 Россия, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 42, 44
Viktoria D. Bemova, Junior Researcher, Laboratory of Genetics, Breeding and Biotechnology of Ornamental and Berry Crops, VIR
42, 44, Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg, 190000 Russia
Сафлор Carthamus tinctorius L., относящийся к семейству сложноцветных (Asteraceae), – важная масличная культура, его семена богаты жирными кислотами, в частности олеиновой и линолевой. Сафлор используется также в декоративных целях; на протяжении столетий его активно выращивали во многих странах мира. В последние годы особый интерес вызывают вторичные метаболиты, получаемые из соцветий сафлора, в частности флавоноиды. Флавоноиды сафлора можно разделить на две группы: специальные, представленные хинохалконами, и общие. Многие из этих веществ существенно влияют на окраску соцветий сафлора, которая изменяется в зависимости от стадии цветения (от желтой к оранжевой и красной при увядании). Флавоноиды сафлора активно используются в медицине и в качестве натуральных красителей при изготовлении тканей, косметики, а также в пищевой промышленности. Процесс биосинтеза пигментов в соцветиях до сих пор изучается, остаются неисследованными многие этапы, неизвестны механические аспекты их образования. Особый интерес представляет синтез красного пигмента – картамина, уникального димерного хинохалкона, добываемого только из оранжевых и красных соцветий сафлора. При правильном очищении этот пигмент приобретает металлический золотистый блеск. В исследовании 2021 года из соцветий сафлора были выделены белки картамин-синтазы (CarS), отвечающие за заключительный этап преобразования прекартамина в картамин. Гены CarS (CtPOD1, CtPOD2 и CtPOD3) экспрессируются в тканях сафлора независимо от окраски цветка. Предположительно, прекартамин накапливается в структурах венчика, которые физически отделены от клеточного компартмента, содержащего CarS. В ходе старения клетки соцветия сафлора разрушаются, что позволяет CarS взаимодействовать с прекартамином и образовывать картамин, который адсорбируется клеточной стенкой венчика и тем самым достигается стабилизация красной пигментации. В этом обзоре собраны данные об особенностях синтеза картамина, особенно о последнем этапе – преобразовании прекартамина в картамин и накопление его в соцветиях.
Safflower Carthamus tinctorius L., a member of the Asteraceae family, is an important oilseed crop; its seeds are rich in fatty acids, particularly oleic and linoleic. Safflower is also used for ornamental purposes and has been extensively cultivated in many countries for centuries. In recent years, secondary metabolites obtained from safflower inflorescences, particularly flavonoids, have attracted particular interest. Safflower flavonoids can be divided into two groups: specialized flavonoids, represented by quinochalcones, and general ones. Many of these substances significantly influence the color of safflower inflorescences, which changes depending on the flowering stage (from yellow to orange and red at fading). Safflower flavonoids are widely used in medicine and as natural dyes in the manufacture of fabrics, cosmetics, and in the food industry. The process of pigment biosynthesis in inflorescences is still being studied; many stages remain unexplored, and the mechanical aspects of their formation are unknown. Of particular interest is the synthesis of the red pigment, carthamin, a unique dimeric quinochalcone extracted only from orange and red safflower inflorescences. When properly purified, this pigment acquires a metallic golden sheen. A 2021 study used safflower inflorescences for extracting carthamin synthase (CarS) proteins responsible for the final step in converting precarthamin to carthamin. The CarS genes (CtPOD1, CtPOD2, and CtPOD3) are expressed in safflower tissues regardless of flower color. Presumably, precarthamin accumulates in corolla cellular structures that are physically separated from the cellular compartment containing CarS. During floral senescence, cells degrade, allowing CarS to interact with precarthamin and form carthamin, which is adsorbed by the corolla cell wall, thereby stabilizing the red pigmentation. This review summarizes data on the specifics of carthamin synthesis, particularly the final step – the conversion of precarthamin to carthamin and its accumulation in inflorescences.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.