Naar de content

Aardbeien en citroenen geven hun geheimen prijs

Free-Photos, CC0 via Pixabay

We weten nog lang niet alles over fruit, bewijzen verschillende onderzoeksgroepen deze week. Zij ontdekten de genen die citrusvruchten hun zure smaak geven en brachten het genoom van de aardbei in beeld.

27 februari 2019

Je merkt het misschien niet, maar wetenschappers besteden nog heel veel aandacht aan het fruit dat wij dagelijks in de supermarkt zien liggen. Er valt nog veel te verbeteren aan bijvoorbeeld de smaak, houdbaarheid of bescherming tegen ziektes. Deze week verschenen in Nature Communications en Nature Genetics twee artikelen die de geheimen van fruit verder ontrafelen.

Bij deze petunia zijn de genen voor protonpompen uitgeschakeld, waardoor de bloem blauw-paars kleurt.

 Wikimedia Commons by Aftabbanoori via CC BY-SA 3.0

Zoete citroenen

Zo ontdekten Nederlandse onderzoekers van de Universiteit van Amsterdam waarom sommige citrusvruchten heel zuur zijn, terwijl andere varianten een stuk zoeter smaken. “Oorspronkelijk deden we geen onderzoek naar citrusvruchten, maar alleen naar de genetica van petunia’s”, vertelt hoogleraar Plantontwikkeling en -genetica Ronald Koes. “Maar de dingen die wij ontdekten in deze bloemen bleken ook voor citrusvruchten heel relevant.”

Het geheim zit in de kleur van de petunia’s. “We vonden genen die de zuurgraad van de bloemen beïnvloeden”, legt Koes uit. “Als je die genen uitschakelt, krijg je blauw-paarse bloemen, omdat hun cellen dan niet zuur genoeg zijn.” De genen hebben te maken met zogenoemde protonpompen, onderdelen van de celmembraan die protonen – geladen waterstofdeeltjes – door het membraan verplaatsen en zo de cel meer of minder zuur maken. Planten hebben dit soort pompen ook in hun vacuolen, blaasjes in de cel gevuld met vloeistof die onder andere de kleur van de bloem bepalen en reserves opslaan. “In het vakgebied dachten we heel lang dat de ene soort protonpomp, de V-ATPase, altijd in de cellen zit, en de andere, de P-ATPase, altijd aan de buitenkant”, zegt Koes. “Maar wij vonden een P-ATPase protonpomp aan de binnenkant.”

Genen uitgeschakeld

Met deze ontdekking konden Koes en zijn collega’s ineens ook verklaren waarom sommige citroenen zo zuur zijn: “Die P-ATPase werkt veel sneller en zorgt voor een snellere verandering in de zuurgraad.” De onderzoekers namen de proef op de som door de genen van zoete en zure citroenen, sinaasappels en andere citrusvruchten te onderzoeken. En inderdaad, bij de zoete varianten waren genen voor de P-ATPases uitgeschakeld.

Deze kennis is volgens Koes niet alleen relevant voor de wetenschap: “Natuurlijk willen we graag snappen hoe dit soort processen fundamenteel werken, maar dit is ook nuttig voor zaadveredelaars en fruitkwekerijen.” De grote zaadveredelaars analyseren op dit moment vaak al het DNA van hun nieuwe planten om te achterhalen of ze de gewenste eigenschappen hebben. Koes: “Nu kunnen ze ook naar deze genen kijken en meteen zien of ze een zoete of zure variant hebben. Dat scheelt jaren wachten tot de citroenboom eindelijk vruchten geeft.”

Bijzondere aardbeien

Enkele Amerikaanse onderzoekers keken ook naar fruit, maar dan naar de populaire aardbei. Inmiddels bestaan er wereldwijd al honderden verschillende varianten van dit stuk fruit. “Een van de soorten die vaak bij ons in de supermarkt ligt, de Camarosa, heeft een bijzondere genetische eigenschap”, vertelt Patrick Edger, universitair docent aan het instituut voor tuinbouw van de Michigan State Uiversity. “Wij mensen hebben twee kopieën van elk chromosoom in onze celkern, maar bij deze aardbeien zien we acht kopieën van elke chromosoom.”

Wetenschappers uit de Verenigde Staten brachten het genoom van de aardbei in kaart.

 Pixabay, Davies_Designs via publiek domein

Het hebben van meerdere sets chromosomen noemen we polyploïdie. Edger: “Normaal gesproken gooit het lichaam de extra kopieën weg, maar bij de aardbei zijn die op de een of andere manier bewaard gebleven.” De onderzoekers wilden er graag achter komen waar deze genen precies vandaan komen en hoe de polyploïdie is ontstaan. Daarom hebben ze voor het eerst bijna het gehele genoom van de populaire aardbeiensoort Camarosa in kaart gebracht. “We wisten al dat deze aardbeiensoort genen bevat van de wilde bosaardbei en de Japanse F. iinumae”, zegt Edger. “Maar nu hebben we ontdekt dat ze ook genen hebben van de heuvelaardbei uit Midden- en Oost-Europa en Rusland, en van de Japanse wilde aardbei.”

Gerichter verbeteren

Ondanks dat de genen van al deze soorten naast elkaar bestaan, blijkt dat de wilde bosaardbei de meeste eigenschappen bepaalt. Dit is volgens Edger nuttige informatie voor kwekerijen: “We weten nu welke genen belangrijk zijn, dus kun je gerichter het fruit verbeteren of beschermen tegen ziektes.” Hoe het kan dat de aardbei al deze chromosomen heeft bewaard weten de onderzoekers nog niet helemaal. Maar nu de voorouders bekend zijn kunnen de onderzoekers wel makkelijker het evolutionaire proces volgen. Edger: “Dit genoom is zo complex, we kunnen er nog een hele hoop van leren.”

Bronnen:
ReactiesReageer