(Inside Science) – citroner är kända för sin ansikts-puckering sura smak. Nu har forskare upptäckt de mystiska generna bakom denna surhet, nya fynd som kan hjälpa bönder att odla sötare apelsiner, citroner, limefrukter, grapefrukt och annan citrusfrukt.
den äldsta kända hänvisningen till citrus går tillbaka till ungefär 2200 f. Kr., när hyllningar av mandariner och pomelos inslagna i prydnadssilke presenterades för den kejserliga domstolen i Yu den Store i Kina. Fler citruses odlas nu än någon annan typ av frukt över hela världen; till exempel i 2014 konsumerade människor i USA ungefär 35,6 kilo citrusfrukter per person, enligt Agricultural Marketing Resource Center.
Citruses är kända för sin surhet. Den sura smaken av en frukt beror på fack i växtceller som kallas vakuoler, som är sura eftersom positivt laddade vätejoner (i huvudsak protoner) pumpas in i dem. I de flesta växtarter är dessa vakuoler bara svagt sura jämfört med resten av cellens inre. Det var länge ett mysterium hur citrusvakuoler blev extremt sura.
den nya upptäckten om citrus började med avlägsna släktingar till citrusväxter, petunierna. Make-and-wife team Ronald Koes och Francesca Quattrocchio, molekylärgenetiker vid universitetet i Amsterdam, och deras kollegor hittade mutanta versioner av gener som kallas PH1 och PH5 kan förändra blommans färg genom att hyperacidera sina kronblad. ”Kronblad med sura vakuoler är rödaktiga; kronblad med mindre sura vakuoler är blåaktiga,” sa Quattrocchio.
dessa gener producerade molekyler kända som P-Atpaser på vakuolernas membran, vilket ökar antalet protoner som pumpas in i facken. Versioner av dessa gener finns inte bara i stor utsträckning över blommande växter, inklusive arter utan färgglada kronblad, men också i växter utan blommor, såsom barrträd.
den utbredda naturen hos dessa surhetsgener föreslog att de skulle kunna spela roller utöver blommans färg. Detta sporrade forskarna att undersöka om de kan vara ansvariga för den sura smaken av citrus. ”Vi tittade på den mest sura växten vi kunde tänka på, citroner,” sa Koes.
forskarna undersökte CitPH1 och CitPH5, citrusversionerna av dessa petuniagener. De fann att dessa gener var mycket aktiva i sura citroner, apelsiner, pomelos och rangpur limes, men mycket mindre aktiva i sötsmakande ”syrafria” sorter av citrus, såsom Lima Apelsiner och Millsweet limettas, på grund av en mängd hindrande mutationer. ”Folk kommer att se detta arbete som en lösning på ett pussel som var där ute under ganska lång tid,” sa Quattrocchio.
tidigare försök att isolera dessa proteiner bakom citrus surhet sannolikt inför problem eftersom dessa molekyler är inbäddade inuti membran och därför svårt att rena och analysera, Koes sade. Dessutom är den kompletta pumpen gjord av dussintals proteiner, och det tenderar att falla sönder under rening, tillade han. Dessutom skulle syran i citrusvakuoler själv förstöra många försök att undersöka deras membran, säger växtfysiologen Lincoln Taiz vid University of California, Santa Cruz.
”Detta är en spännande upptäckt-det förklarar varför citronfrukten kan hyperacidera vakuolen”, säger Taiz, som inte deltog i denna forskning.
dessa resultat kan hjälpa till att påskynda uppfödningen av nya sorter av frukt, sade Koes. Genom att analysera DNA hos unga plantor kan uppfödare en dag förutsäga sötma eller surhet i deras frukt ”många år innan träden sätter frukt som man kan undersöka för surhet eller smak på konventionellt sätt”, förklarade Koes.
sådan förbättrad avel är potentiellt inte begränsad till citrus. ”Till exempel kan surheten hos vindruvor varieras för att skapa olika vinsmaker,” sade Taiz. ”En annan applikation kan vara att variera färgerna på blommor.”
dessutom finns det tips som dessa gener är kopplade till viktiga delar av växtutvecklingen. ”Vi ser dem aktiva i stamceller, och vi har ingen aning om varför ännu”, säger studieförfattaren Pamela Strazzer, en molekylärgenetiker vid universitetet i Amsterdam.
forskarna detaljerade sina resultat online Feb. 26 i tidskriften Nature Communications.
