(Inside Science) — citroenen staan bekend om hun gezicht-Pucking zure smaak. Nu hebben wetenschappers de mysterieuze genen ontdekt achter deze zuurgraad, nieuwe bevindingen die boeren kunnen helpen om zoetere sinaasappels, citroenen, limoenen, grapefruit en andere citrusvruchten te kweken.
de oudste bekende verwijzing naar citrussen dateert uit ongeveer 2200 v.Chr., toen eerbetuigingen van mandarijnen en pomelo ‘ s verpakt in sier zijde werden gepresenteerd aan het keizerlijk hof van Yu De Grote in China. Wereldwijd worden nu meer citrusvruchten geteeld dan welke andere soort fruit dan ook; in 2014 consumeerden mensen in de Verenigde Staten bijvoorbeeld ongeveer 35,6 kilogram citrusvruchten per persoon, volgens het Agricultural Marketing Resource Center.
Citrussen staan bekend om hun zuurgraad. De zure smaak van een vrucht hangt af van compartimenten in plantencellen die vacuolen worden genoemd, die zuur zijn omdat positief geladen waterstofionen (in wezen protonen) erin worden gepompt. In de meeste plantensoorten zijn deze vacuolen slechts licht zuur in vergelijking met de rest van de ingewanden van de cel. Het was lang een mysterie hoe citrus vacuolen extreem zuur werden.
de nieuwe ontdekking met betrekking tot citrusvruchten begon bij verre verwanten van citrusplanten, de petunia ‘ s. Man-en-vrouw team Ronald Koes en Francesca Quattrocchio, moleculaire genetici aan de Universiteit van Amsterdam, en hun collega ‘ s vonden mutante versies van genen bekend als PH1 en PH5 kon de kleur van de bloemen veranderen door hyperacidificeren hun bloemblaadjes. “Bloemblaadjes met meer zure vacuolen zijn roodachtig; bloemblaadjes met minder zure vacuolen zijn blauwachtig,” Quattrocchio zei.
deze genen produceerden moleculen bekend als P-Atpasen op de membranen van de vacuolen, waardoor het aantal protonen dat in de compartimenten wordt gepompt, toenam. Versies van deze genen worden niet alleen op grote schaal gevonden in bloeiende planten, inclusief soorten zonder kleurrijke bloemblaadjes, maar ook in planten zonder bloemen, zoals coniferen.
de wijdverbreide aard van deze zuurheidsgenen suggereerde dat ze een rol zouden kunnen spelen die verder gaat dan de bloemkleur. Dit spoorde de wetenschappers aan om te onderzoeken of zij verantwoordelijk zouden kunnen zijn voor de zure smaak van citrussen. “We keken naar de meest zure plant die we konden bedenken, citroenen,” zei Koes.
de onderzoekers onderzochten CitPH1 en CitPH5, de citrus versies van deze petunia genen. Ze vonden dat deze genen zeer actief waren in zure citroenen, sinaasappels, pomelo ‘ s en rangpur limes, maar veel minder actief in zoet smakende “zuurloze” variëteiten van citrus, zoals Lima Sinaasappels en Molenzoete limetta ‘ s, als gevolg van een verscheidenheid aan hinderende mutaties. “Mensen zullen dit werk zien als een oplossing voor een puzzel die er was voor een vrij lange tijd,” Quattrocchio zei.Eerdere pogingen om deze eiwitten achter de zuurgraad van citrusvruchten te isoleren hebben waarschijnlijk problemen ondervonden omdat deze moleculen in membranen zijn ingebed en daarom moeilijk te zuiveren en te analyseren zijn, aldus Koes. Bovendien is de complete pomp gemaakt van tientallen eiwitten, en het heeft de neiging om uit elkaar te vallen tijdens de zuivering, voegde hij eraan toe. Bovendien zou het zuur in citrus vacuolen zelf vele pogingen om hun membranen te onderzoeken ruïneren, zei plantfysioloog Lincoln Taiz aan de Universiteit van Californië, Santa Cruz.
” Dit is een spannende ontdekking-het verklaart waarom de citroen vrucht in staat is om de vacuole te hyperzuren, ” zei Taiz, die niet aan dit onderzoek heeft deelgenomen.
deze bevindingen zouden kunnen bijdragen tot het versnellen van het kweken van nieuwe soorten fruit, aldus Koes. Door het DNA van jonge jonge boompjes te analyseren, kunnen kwekers op een dag de zoetheid of zuurheid van hun fruit voorspellen “vele jaren voordat de bomen fruit zetten dat men op de conventionele manier op zuurheid of smaak zou kunnen onderzoeken”, legt Koes uit.
een dergelijke verbeterde kweek is mogelijk niet beperkt tot citrussen. “Bijvoorbeeld, de zuurgraad van wijndruiven kan worden gevarieerd om verschillende wijn smaken te creëren,” zei Taiz. “Een andere toepassing zou kunnen zijn om de kleuren van bloemen variëren.”
bovendien zijn er aanwijzingen dat deze genen verbonden zijn met belangrijke delen van de plantontwikkeling. “We zien ze actief zijn in stamcellen, en we hebben nog geen idee waarom,” zei studie-hoofdauteur Pamela Strazzer, een moleculaire geneticus aan de Universiteit van Amsterdam.
de wetenschappers gedetailleerde hun bevindingen online Feb. 26 in het tijdschrift Nature Communications.
