(Inside Science) — sitruunat ovat tunnettuja kasvoja kurtistavasta happamasta maustaan. Nyt tutkijat ovat löytäneet salaperäiset geenit tämän happamuuden takana, uusia havaintoja, jotka voisivat auttaa viljelijöitä kasvattamaan makeampia appelsiineja, sitruunoita, limejä, greippejä ja muita sitrushedelmiä.
vanhin tunnettu maininta sitruksista on noin vuodelta 2200 EKR, jolloin koristesilkkiin käärittyjä mandariineja ja pomeloita esiteltiin keisarilliselle Yu suuren hoville Kiinassa. Enemmän sitruksia kasvatetaan nyt kuin mitään muuta hedelmää maailmanlaajuisesti; esimerkiksi vuonna 2014 ihmiset Yhdysvalloissa kuluttivat noin 35,6 kiloa sitrushedelmiä per henkilö, mukaan Agricultural Marketing Resource Center.
sitrukset tunnetaan happamuudestaan. Hedelmän hapan maku riippuu vakuoleiksi kutsuttujen kasvisolujen lokeroista, jotka ovat happamia, koska niihin pumpataan positiivisesti varautuneita vetyioneja (lähinnä protoneja). Useimmilla kasvilajeilla nämä vakuolit ovat vain lievästi happamia verrattuna muihin solun sisuksiin. Oli pitkään arvoitus, miten sitrushedelmien vakuoleista tuli äärimmäisen happamia.
Uusi sitruksia koskeva löytö alkoi sitruskasvien kaukaisista sukulaisista, petunioista. Amsterdamin yliopiston molekyyligeneetikot Ronald Koes ja Francesca Quattrocchio ja heidän kollegansa löysivät mutanttiversioita geeneistä, jotka tunnetaan nimellä PH1 ja PH5, jotka voivat muuttaa kukkien väriä hyperasidoimalla niiden terälehtiä. ”Terälehdet, joissa on enemmän happamia vakuoleja, ovat punertavia; terälehdet, joissa on vähemmän happamia vakuoleja, ovat sinertäviä”, Quattrocchio sanoi.
nämä geenit tuottivat vakuolien kalvoille P-Atpaaseiksi kutsuttuja molekyylejä, mikä lisäsi lokeroihin pumpattavien protonien määrää. Versioita näistä geeneistä löytyy paitsi laajalti kukkivista kasveista, myös lajeista, joilla ei ole värikkäitä terälehtiä, myös kasveista, joilla ei ole kukkia, kuten havupuista.
näiden happamuusgeenien laajalle levinnyt luonne viittasi siihen, että niillä voisi olla muitakin rooleja kuin kukkien väri. Tämä sai tutkijat pohtimaan, voivatko ne olla vastuussa sitrusten happamasta mausta. ”Katsoimme hapokkainta kasvia, mitä keksimme, sitruunoita”, Koes sanoi.
tutkijat selvittivät CitPH1: tä ja CitPH5: tä, näiden petunia-geenien sitrusversioita. He havaitsivat, että nämä geenit olivat erittäin aktiivisia happamissa sitruunoissa, appelsiineissa, pomeloissa ja rangpur-limeteissä, mutta paljon vähemmän aktiivisia makean makuisissa ”hapottomissa” sitruslajeissa, kuten Limaappelsiineissa ja Millsweet-limetoissa, johtuen erilaisista estävistä mutaatioista. ”Ihmiset näkevät tämän työn ratkaisuna palapeliin, joka oli olemassa melko pitkään”, Quattrocchio sanoi.
aiemmat yritykset eristää nämä proteiinit sitrushedelmien happamuuden taakse kohtasivat todennäköisesti ongelmia, koska nämä molekyylit ovat tunkeutuneet kalvojen sisään ja siksi niitä on vaikea puhdistaa ja analysoida, Koes sanoi. Lisäksi koko pumppu on tehty kymmenistä proteiineista, ja sillä on taipumus hajota puhdistuksen aikana, hän lisäsi. Lisäksi sitrushedelmien vakuolien sisältämä happo itsessään romuttaisi monet yritykset tutkia niiden kalvoja, sanoi kasvifysiologi Lincoln Taiz Kalifornian yliopistosta Santa Cruzista.
”tämä on jännittävä löytö – se selittää, miksi sitruunahedelmä pystyy hyperasidoimaan vakuolin”, sanoi Taiz, joka ei osallistunut tähän tutkimukseen.
nämä havainnot voivat auttaa nopeuttamaan uusien hedelmälajikkeiden jalostusta, Koes sanoi. Analysoimalla nuorten taimien DNA: ta kasvattajat voivat jonakin päivänä ennustaa hedelmänsä makeuden tai happamuuden ”monta vuotta ennen kuin puut laskevat hedelmiä, joita voi tutkia happamuuden tai maun suhteen tavanomaisella tavalla”, Koes selitti.
tällainen parannettu jalostus ei mahdollisesti rajoitu vain sitruksiin. ”Esimerkiksi viinin rypäleiden happamuutta voisi vaihdella, jotta syntyy erilaisia viinimakuja”, Taiz sanoi. ”Toinen sovellus voisi olla kukkien värien vaihtelu.”
lisäksi on olemassa vihjeitä, että nämä geenit liittyvät kasvien kehityksen keskeisiin osiin. ”Näemme niiden toimivan kantasoluissa, eikä meillä ole vielä aavistustakaan, miksi”, sanoi tutkimuksen pääkirjoittaja Pamela Strazzer, molekyyligeneetikko Amsterdamin yliopistosta.
tutkijat kertoivat havainnoistaan verkossa helmikuussa. Nature Communications-lehdessä 26.
