Die Zukunft ist für die lila Tomaten • Daria Spasskaya • Science News zu den "Elementen" • Biotechnologie, Genetik

Die Zukunft ist für die lila Tomaten

Abb.1. Lila Tomaten Del / Ros1 haben einen hohen Gehalt an Anthocyanen. Maßstabsleiste Länge 2 cm Abbildung aus dem Artikel Butelli et al. in derNatur Biotechnologie

Den Bewohnern der Großstädte wird die Möglichkeit genommen, aus den eigenen Gartenbeeten einen Salat aus Tomaten zu bereiten und diesen zum Supermarkt zu folgen. Es ist möglich, dass sie in naher Zukunft anstelle der üblichen roten Tomaten auf Blau oder Purpur warten werden. Eine Gruppe von Wissenschaftlern, die in ihrem neuen Artikel eine Vielzahl von gesunden, mit Anthocyanen angereicherten Tomaten (sie geben Blumen und Früchte in allen Blautönen) hergestellt haben, zeigte, dass solche Tomaten doppelt so lange gelagert und resistent gegen Schädlinge sind.

Vor einigen Jahren veröffentlichte eine internationale Gruppe von Forschern einen Artikel, in dem die Entstehung einer Vielzahl von Tomaten beschrieben wurde, die mit Anthocyan-Pigmenten angereichert waren. Diese Pigmente malen Blumen und andere Pflanzenteile in leuchtenden Farben – blau, lila, rosa (für mehr Informationen über Anthocyane, siehe den Artikel "Anthocyane: die Geheimnisse der Farbe" ("Chemie und Leben" №1, 2013). Die Früchte der neuen Sorten von Tomaten haben reiche lila Farbe (Abb. 1) Pflanzen brauchen sie, um Bestäuber und Samenverteiler anzuziehen – und warum mussten Wissenschaftler lila Tomaten herstellen?

Tatsache ist, dass Anthocyane nützlich sind.Eine Reihe von Studien hat gezeigt, dass die Anwesenheit von Nahrungsmitteln, die reich an diesen Pigmenten sind, die Wahrscheinlichkeit der Entwicklung bestimmter Arten von Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, seniler Demenz und so weiter verringert. Die schützende Wirkung scheint durch die antioxidativen (siehe auch Antioxidationsmittel) Eigenschaften von Anthocyanen gegeben zu sein, dh die Fähigkeit, die Oxidation von intrazellulären Komponenten durch aktive Sauerstoffformen zu verhindern.

Natürlich können Anthocyane auch aus gewöhnlichem Obst und Gemüse gewonnen werden, aber laut dem National Cancer Institute der USA essen nur 20% der amerikanischen Bevölkerung die notwendige Menge an Früchten. Ziel der Wissenschaftler war es daher, eine Vielzahl von Tomaten zu schaffen, deren Verzehr die Menschen gesünder machen könnte. Da Anthocyantomaten sehr wenig produzieren, haben sie zwei Löwen-Pharynx-Gene in ihrem Genom eingebaut, die für die Del- und Ros1-regulatorischen Proteine ​​kodieren, was letztlich eine hohe Produktion von Anthocyanen sicherstellt. Die Nützlichkeit der neuen Sorte wurde experimentell bestätigt: Mäuse, die für die Entwicklung von Krebs anfällig waren, lebten länger, wenn sie mit lila Tomaten statt mit normalen gefüttert wurden.

Aufgewachsen solche Früchte, Forscher festgestellt, dass lila Tomaten doppelt so lange wie normale rote gelagert werden. Das Studium dieses "Phänomens" ist ihrem neuen Artikel gewidmet, der in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Aktuelle Biologie. Vielleicht hat noch nie jemand eine so gründliche Untersuchung der gewöhnlichen Tomaten durchgeführt.

Zunächst stellten die Autoren fest, dass sich ihre Tomaten (Del / Ros1) neben der Farbe nicht von Wildtyp-Tomaten unterscheiden – sie haben die gleiche Größe und die gleiche Anzahl an Samen. Mit Hilfe einer Reihe physikalischer Methoden wie der Infrarotspektroskopie wurde die Dicke und Zusammensetzung der Haut von Tomaten gemessen – die gleiche für Purpur und Rot. Die Produktion von Ethylen, das mit reifen Früchten hervorsticht und zur Reifung von unreifen Trauben beiträgt, war bei Del / Ros1-Tomaten sogar höher als bei roten. Ein Vergleich der Genexpression in violetten und roten Tomaten zeigte, dass erstere die Expression von Genen erhöht hat, die für die Reaktion auf oxidativen Stress und Resistenz gegen Pathogene verantwortlich sind, und verringerte Gene für Enzyme, die an der Erweichung der Haut beteiligt sind, insbesondere Polygalakturonase und beta-Galactosidase .

Nach den Ergebnissen dieser Experimente schlugen die Autoren vordass lila Tomaten sich durch eine erhöhte Fähigkeit auszeichnen, freien Radikalen zu widerstehen (aktive Formen von Sauerstoff), deren Produktion mit der Reifung zunimmt und zur Zerstörung von Geweben beiträgt. Diese Annahme wurde durch die Messung von Malondialdehyd, einem Indikator für Gewebeschädigung bei oxidativem Stress, bestätigt. In normalen Tomaten stieg der Gehalt während der Reifung, nicht jedoch in Del / Ros1. Eigentlich ist dies nicht überraschend, da Anthocyanine Antioxidantien sind.

Parallel dazu wurden Tomaten einer Reihe von Experimenten unterzogen, die die Resistenz der Del / Ros1-Sorte gegenüber dem Pilz erklären sollten. Botrytis cinereabekannt als Graufäule – der Feind von reifem Gemüse und Früchten. Auch hier wurde die Hauptrolle den antioxidativen Eigenschaften von Anthocyanen zugeschrieben. Der Anbau eines Pilzes auf Agar mit Tomatensaft hat gezeigt, dass der Pilz keine Angst vor Anthocyanen selbst hat, aber es ist ihr erhöhter Gehalt in der Frucht, der ihre Stabilität bestimmt. Bei der Infektion mit einem Pilz in den Weichteilen tritt ein "oxidativer Ausbruch" auf, begleitet von deren Zerstörung. Die hohe antioxidative Kapazität der violetten Tomaten trägt zur Lokalisation dieser "Explosion" bei und hemmt die Ausbreitung von Pilzen.

Abb. 2 Anthocyane in purpurfarbenen Tomaten verhindern die Aufweichung der Früchte durch Überreife und erhöhen die Resistenz gegen Graufäule (Botrytis cinerea). Grafische Abstraktion zum diskutierten Artikel Aktuelle Biologie

Um die entscheidende Rolle von Anthocyanen bei der Verlängerung der Haltbarkeit von Tomaten zu bestätigen, schalteten die Autoren das Hauptgen in der Biosynthese von Anthocyanen aus Flavonolen selektiv ab – Dihydroflavonol-4-Reduktase (die Eleganz des Experiments war, dass die "Kontrolle" und "Erfahrung" Teile derselben Frucht waren) Abb. 3). Tomatenscheiben mit ausgeschaltetem Enzym verschlechterten sich schnell und waren viel empfindlicher gegenüber Infektionen mit Pilzen.

Abb. 3 Virus-induzierte Gen-Abschaltung SIDFRkodieren ein Schlüsselenzym in der Biosynthese von Anthocyanen – Dihydroflavonol-4-Reduktase. Infolgedessen produzieren in der gleichen Tomate einige Bereiche Anthocyane (dunkel), andere nicht (rot). Rote Bereiche mit ausgeschaltetem Enzym sind einer Infektion durch Grauschimmel (auf der linken Seite). Maßstabsleiste Länge 2 cm aus dem Artikel in der Diskussion Aktuelle Biologie

Nachdem die Autoren des Artikels die Purpur-Tomaten gründlich untersucht hatten, kamen sie zu dem Schluss, dass Anthocyane nicht nur die Nützlichkeit einer Tomate erhöhen, sondern dass die Früchte länger gelagert werden und nicht schimmelig sind.Darüber hinaus zeigten sie, dass der Verbraucher neben dem hohen Gehalt an Pigmenten keine Überraschungen erwarten darf: Ansonsten sind diese Tomaten recht gewöhnlich. Das einzige Schade ist, dass der Artikel nichts über den Geschmack von lila Tomaten sagt. Warum Tomaten jedoch geschmacklos sind, haben Wissenschaftler bereits herausgefunden (siehe: Genetik herausgefunden, warum Tomaten geschmacklos wurden, "Elements", 04.07.2012 und wo leckere Tomaten verschwanden, "Troitsky Option" Nr. 122 für 12.02.2013), und schmecken Purpurmais, zum Beispiel, waren in einer Höhe (siehe: Wie Purpur Popcorn gemacht wurde und studierte, Biomolecula, 31. März 2013). Die neue Sorte ist also nicht nur gesund, sondern auch schmackhaft.

Quelle: Yang Zhang, Eugenio Butelli, Rosalba De Stefano, Henk-Jan Schoonbeek, Andreas Magusin, Chiara Pagliarani, Nikolaus Wellner, Lionel Hill, Diego Orzaez, Antonio Granell, Jonathan D.G. Jones, Cathie Martin. Anthocyane doppelt zu Aktuelle Biologie. 23. Mai 2013. Doi: 10.1016 / j.cub.2013.04.072.

Siehe auch:
Eugenio Butelli, Lucilla Titta, Marco Giorgio, Hans-Peter Mock, Andrea Matros, Silke Peterek, Elio G. W.M. Schijlen, Robert D. Hall, Arnaud G. Bovy, Jie Luo, Cathie Martin. Die Expression ausgewählter Transkriptionsfaktoren // Natur Biotechnologie. 2008. V. 26. S. 1301-1308. Doi: 10.1038 / nbt.1506.

Daria Spasskaya


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