Группа исследователей, в том числе двое из Калифорнийского университета в Риверсайде, идентифицировала гены, ответственные за характерный кислый вкус многих цитрусовых. Исследование, опубликованное во вторник, 25 февраля в журнале Nature Communications, может помочь селекционерам вывести новые, более сладкие сорта.
Современные сорта цитрусовых выращивались на протяжении тысячелетий для получения широкой палитры кислых и сладких на вкус фруктов. Анализ их мякоти показывает, что единственный химический элемент - водород - в значительной степени отвечает за разницу между кислыми и сладкими сортами, которые обычно имеют одинаковое содержание сахара. Мякоть кислых фруктов содержит больше ионов водорода, что придает ей более низкий pH и острый вкус, который распознают чувствительные к кислоте клетки наших вкусовых рецепторов. И наоборот, мякоть более сладких сортов содержит меньше ионов водорода и имеет менее кислый вкус.
Рональд Коэс и его коллеги из Университета Амстердама в Нидерландах решили распутать, как некоторые сорта цитрусовых получают более кислый сок, чем другие, процесс, который до сих пор оставался загадкой. Их интерес был вызван предыдущим исследованием, показывающим, что более высокая кислотность пурпурных цветов петунии приводит к большей пигментации лепестков.
Заинтригованная сортом лимонного дерева Фарис, ветви которого несут как сладкие, так и кислые плоды, а также белые и фиолетовые цветы, команда Коэса обратилась к специалистам по растениям UCR Микеалу Русе и Клэр Федеричи. Используя обширную университетскую коллекцию сортов цитрусовых, в которой хранится более 1000 живых сортов цитрусовых и родственных им фруктов, Руз и Федеричи отобрали лимон Фарис и 20 других цитрусовых фруктов, от кисло-сладких до приторно-сладких, для анализа командой Коэса.
Изучая экспрессию генов, связанных с контролирующими кислотность петуниями, команда Коэса идентифицировала два цитрусовых гена, CitPH1 и CitPH5, которые сильно экспрессируются в кислых сортах и слабо экспрессируются в сладких на вкус сортах. Гены CitPH1 и CitPH5 кодируют белки-переносчики, которые перекачивают ионы водорода в вакуоли, большое хранилище внутри клеток сока, тем самым повышая их общую кислотность.
Затем ученые обратили внимание на гены, которые контролируют уровни CitPH1 и CitPH5 в клетках сока. В то время как подавление CitPH1 и CitPH5 у сортов с более сладким вкусом возникало несколько раз независимо у разных сортов, исследователи обнаружили, что мутации в генах нескольких факторов транскрипции (белков, которые помогают включать и выключать определенные гены) были ответственны за снижение экспрессии CitPH1 и CitPH5 и, следовательно, более сладкий вкус.
Руз, профессор генетики в Колледже естественных и сельскохозяйственных наук UCR, сказал, что результаты могут помочь селекционерам вывести цитрусовые с лучшим вкусом. Тем не менее, он сказал, что разведение сортов с серьезными мутациями в факторах транскрипции, таких как изученные у «бескислотных» цитрусовых, было бы «излишним», поскольку производило бы сладкие цитрусовые без их популярной кислотности. Вместо этого ученые-растения должны искать мутации, которые оказывают менее сильное влияние на производство и активность белков-транспортеров.
«Поняв механизм подкисления фруктовых клеток, мы теперь можем искать родственные гены, которые могут снижать экспрессию CitPH1 и CitPH5 ровно настолько, чтобы сконструировать или отобрать новые, более сладкие сорта», - сказал Руз..