Исследования трансгенных плодов дали многообещающие результаты для улучше­ния сохраняемости цвета и твердости, однако появление на рынке генетически мо­дифицированных продуктов вызвало определенное беспокойство, примером чему являются томаты FlavrSavr. Они были модифицированы путем обратной ориентации гена полигалактуроназы, что позволило сохранять твердость в процессе созрева­ния. Хотя эти томаты были признаны безопасными, потребители их не восприняли. Степень потребительского признания генетически модифицированных продуктов может измениться, если в них внести больше признаков, ориентированных на поль­зователя [42]. В настоящее время трансгенные исследования больше ориентирова­ны на использование в качестве инструмента выявления важных факторов форми­рования цвета и твердости. Применение молекулярных методов (позиционного клонирования, QTL-картирования, генной инженерии) позволило определить це­лый ряд генетических факторов [92]. Из QTL-анализа стало ясно, например, что процесс формирования твердости обусловлен несколькими взаимодействующими факторами. Чтобы понять, какие факторы важны в процессе созревания и как они могут взаимодействовать, необходимо проводить измерения цвета и твердости. На­пример, отсутствие достаточного количества исследований текстуры томатов при использовании мутаций rin и norсоздает трудности в сравнении информации по прочности клеточных стенок и увязывания реологических свойств плодов с актив­ностью ферментов и транскрипционными регуляторами [75]. Тем не менее для глу­бокого понимания происходящих процессов одних измерений твердости и цвета в сочетании с трансгенным исследованием будет недостаточно. Существующие мо­дели «черного» или «получерного ящика», в которых физиологические факторы связывают ad hoc (специально для данного случая), не обеспечивают достаточного понимания основополагающих процессов. Необходимы математические модели, описывающие фактические процессы синтеза и деградации твердости и цвета, а также их взаимодействие – другими словами, нужны механистические физиоло­гические модели.

Один пример такой механистической физиологической модели мы уже рассмат­ривали – речь идет о модели формирования цвета огурцов, но она описывает лишь некоторые процессы. Для продуктов, характеризующихся климактерическим изме­нением твердости или цвета, количество взаимодействующих процессов значитель­но больше, а полностью адекватных им механистических моделей пока не существу­ет (это не говорит о том, что моделей цвета, например, для климактерических про­дуктов не существует вообще). Например, эволюция цвета бананов от зеленого к желтому описывается комбинацией из логарифмической и линейной функций [8].В модели развития цвета плодов томатов используется логарифмическая функция. Эти функции, однако, описывают лишь изменение цвета, а не процесс, определяю­щий его формирование. Существующих знаний процессов развития климактериче­ских плодов и плодов климактерического типа в настоящее время не достаточно для создания механистических физиологических моделей.

При создании механистических физиологических моделей проблемным являет­ся возможность применения адекватных методов анализа цвета и твердости. Разви­тие цвета и твердости плодов должно в идеале измеряться неразрушающим спосо­бом. Недеструктивные методы определения твердости позволяют производить по­вторные измерения одного и того же образца вместо традиционного измерения каждый раз нового образца. Например, при использовании обычного теста на про­кол очень трудно отслеживать поведение генетически регулируемого фактора твер­дости, так как каждый образец будет хоть немного, но отличаться один от другого по степени зрелости. Таким образом, подобные измерения всякий раз будут отражать несколько отличающиеся комбинации факторов, формирующих твердость плода, что усложняет физиологическое истолкование влияния генетического фактора. Цвета обычно анализируется недеструктивными методами. По практическим соображениям использование RGD-систем является более приемлемым методом изме­рения цвета, чем широко используемая система Lab Scan. Оценка спектров отраже­ния позволяет измерять отдельные факторы, формирующие цвет [50]. Например, влияние трансгенной регуляции цветообразующих генов на концентрацию пигмен­тов может отслеживаться с помощью спектров отражения, а общее их влияние на цвет может быть измерено с использованием RGB-систем. В разработке недеструктивных методов измерения твердости наблюдается явный прогресс, связанный с применением принудительной широкочастотной вибрации [44,59], с измерением звуковой резонансной частоты после воздействия механическим импульсом с помо­щью микрофона [9], а также с использованием очень тонких плунжеров, легко про­никающих в плоды [43].

Важным достижением недеструктивных методов измерения физиологических процессов стало одновременное использование нескольких датчиков визуализации изображения [7]. Установка MIPS (Multiple Imaging Plant. Stress, множественная ви­зуализация стресса растений) в Международном институте исследований растений (Plant Research International, г. Вагенинген, Нидерланды) объединяет в себе датчики тепловой, цветовой и флуоресцентной нитраскопии, позволяющие проводить недеструктивный анализ изображений для оценки жизнеспособности растений и их ка­чества. Эти датчики предоставляют детальную информацию об уровне и типе реак­ции растения на абиотический и биотический стрессы в ходе транспортировки и хранения. Для автоматизированного и высокоточного скрининга физиологических признаков все датчики смонтированы на промышленном роботе типичное применение MIPS-системы для обнаружения потери качества в связи с патогенной инфекцией).

Молодые растения томата были инфицированы путем инокуляции Botrytis infestans, а фотохимическая эффективность фотосистемы Н оценивалась по флуо­ресценции хлорофилла [87]. Данный метод позволяет следить за развитием контаминации. Важным аспектом является время выявления первых ее симптомов. В этом эксперименте эффект воздействия Botrytis infestans на растение выявлялся на самой ранней стадии (< 5 ч после инокуляции), задолго до появления видимых симптомов. Вторым по важности параметром является скорость развития инвазии. Область, в которой растение реагирует на присутствие патогенного микроорганизма, может быть рассчитана по полученному изобра­жению. При стандартизованных условиях использования данного штамма микроорганизма этот параметр отражает сопротивляемость растения к его размножению после успешного проникновения микроорганизма в лист и является показателем эффективности защитной системы растения относительно данного патогена. Метод MIPS может также применяться для анализа связанных с созреванием пигментных изменений. Влияние хранения плодов томатов без доступа света на интенсивность флуоресценции хлорофилла: более низкая интенсивность сигнала отражает потерю хлорофилла, особенно если она сочетается с бесконтактным выявлением флуо­ресцирующих агентов, связанных с важнейшими генами, которые вовлечены в формирование цвета и твердости плода. В качестве таких агентов могут исполь­зоваться, в частности, GFР, RFР и DsRed. Этот новый МIРS-подход обладает большим потенциалом и может применяться в селекции и исследовательских программах по изучению новых признаков развития цвета и твердости генетически модифицированных продуктов. Он позволяет производить экспресс-скрининг растений по уровню потерь хлорофилла и другим важным признакам (например, по устойчивости к абиотическим и биотическим факторам в процессе производства, транспортировки и хранения).