Wat petunia rood maakt, maakt ook citroenen zuur

Deze citroen van Lissabon heeft een moleculaire pomp die hem zuur maakt en zijn bloemen paarsachtig maakt.

Inga Spence / Science Source

Wat petunia rood maakt, maakt ook citroenen zuur

Door Elizabeth PennisiFeb. 26, 2019, 11:00 uur

Ronald Koes had nooit kunnen vermoeden dat zijn zoektocht om te begrijpen wat sommige petunia rood maakt Maar daarom heeft deze geneticus van de Universiteit van Amsterdam nu de al lang bestaande vraag beantwoord waarom sommige citroenen zoet smaken en andere, zuur. Het geheim: een krachtige moleculaire pomp die de cel zuurder maakt.

Het nieuwe werk biedt een blueprint om erachter te komen welke planten in fokprogramma's de gewenste kleuren en smaken hebben, zegt Harry Klee, een moleculair geneticus aan de Universiteit van Florida in Gainesville die niet bij het werk betrokken was. Het kan ook leiden tot meer smaakvol fruit en meer kleurrijke bloemen.

Omdat zuurgraad grote schade kan aanrichten aan het vermogen van een cel om te functioneren, pompen plantencellen protonen geladen waterstofatomen bubbels genaamd vacuolen, waardoor de zure stoffen uit de rest van de cel worden gescheiden. Maar dat zuur is voor sommige dingen nodig: Petunia-bloembladen hebben bijvoorbeeld hoge concentraties protonen in hun bloemcellen nodig om de bloembladen rood te kleuren; anders zijn de bloemblaadjes blauw. In citrusvruchten activeren die protonen onze zure smaakreceptoren Hoe meer protonen er zijn, hoe meer we tuiten.

In 2014 ontdekte het team van Koes een nieuw soort vacuole-pomp in de cellen van rode petunia, waarvan men eerder dacht dat het alleen in het buitenste celmembraan bestond. Deze pomp was krachtiger, in staat om genoeg protonen samen te brengen in vacuolen om petuniabloemen rood te houden. Hij en zijn collega's vroegen zich af of diezelfde pomp actief was in zure vruchten zoals citroenen.

Mikeal Roose, een geneticus en plantenveredelaar aan de Universiteit van Californië (UC), Riverside, stuurde Koes teammonsters van meer dan een dozijn variëteiten van zoetzure citroenen, sinaasappels, pomelo's en limoenen. De onderzoekers onderzochten het DNA van elke vrucht en maten de activiteit van twee genen die coderen voor een paar eiwitten waaruit de krachtige pomp bestaat. Die genen waren erg druk in zure planten, maar niet in zoete planten, rapporteren hij en zijn collega's vandaag in Nature Communications.

Wanneer de genen niet actief zijn, worden de pompen niet gemaakt, zodat waterstofionen zich niet ophopen. Dat maakt het fruit zoeter, concluderen ze. Onder verschillende fruitsoorten zijn, gedurende duizenden jaren teelt, pompen meerdere keren in- en uitgeschakeld, vaak door te kweken dat verandert hoe de twee genen worden gereguleerd. Een soortgelijk proces speelt waarschijnlijk in bloemen, waarbij hun kleuren meer rood of blauw worden. De bloemen van zure vruchten hebben de neiging om meer paars te zijn dan die van zoetere vruchten, dankzij hun vermogen om rood pigment te behouden.

"Het is een zeer bevredigende verklaring voor de verschillen in" zoete "versus zeer zure citroenen en andere citrusvruchten, " zegt Craig Montell, een neurowetenschapper aan UC Santa Barbara, die niet betrokken was bij het werk.

De bevindingen kunnen onderzoekers en fokkers helpen bij het bedenken van nieuwe manieren om de kleur van petunia's, rozen en andere bloemen te verhogen of verlagen - of de zuurgraad van fruit, waaronder citroenen, druiven en appels, te veranderen. Het vermogen om te weten wat subtiele verschillen in fruitzuurgraad veroorzaakt "kan zeer waardevol zijn", zegt Roberto Gaxiola, een moleculair plantenbioloog aan de Arizona State University in Tempe, die het werk "buitengewoon" noemde. Misschien buitengewoon genoeg om zelfs de zuurste van citroenen in limonade.