Генетики выяснили, как лимоны становятся кислыми

Молекулярные биологи из Нидерландов и США раскрыли механизм, который «накачивает» кислотами плоды лимонов и других цитрусов, и почему они почти полностью отсутствуют в мандаринах и прочих сладких плодах.

Их выводы были представлены в журнале Nature Communications, передает РИА Новости.

«Кислый вкус цитрусов связан с тем, что вакуоли в клетках их плодов «накачаны» большим количеством различных едких соединений, не уступающих по силе желудочному соку. Как они именно закачиваются туда из цитоплазмы клетки, обладающей нейтральным pH, мы не знали», — рассказывает Памела Страззер (Pamela Strazzer) из Амстердамского университета (Нидерланды).

Традиционно, родиной современных культурных сортов цитрусовых растений, в том числе апельсинов, лимонов и мандаринов, считается Китай, где их начали культивировать более двух тысяч лет назад. Их предположительные прародители, горькие апельсины и дикие цитроны, произрастают в другой части Евразии – в Индии и в некоторых уголках Гималаев.

Как сегодня считают историки, западные цивилизации познакомились с этими плодами восточных селекционеров только на излете античности, во времена походов Александра Македонского в Персию. В отличие от Китая, где цитрусовые деревья и их плоды ценили за аромат и лечебные свойства, жители Средиземноморья начали употреблять их в пищу, сделав их основой своего рациона.

Все «средиземноморские» сорта этих фруктов, в свою очередь, отличаются от их китайских сородичей тем, что их мякоть почти не содержит в себе кислоты. Историки и генетики давно хотят узнать, как и где это произошло, какие гены отвечают за кислый и сладкий вкус, и где реально находится родина современных цитрусов.

Страззер и ее коллеги раскрыли эту тайну, обратив внимание на одну необычную особенность другого растения, никак не связанного с цитрусами. Дело в том что недавно ученые обнаружили, что цвет лепестков петуний зависит от наличия мутаций в особом семействе генов, PH1-PH7, «дирижирующих» активностью нескольких других участков ДНК.

Перемены их окраски, в свою очередь, были связаны с тем, что мутации в двух подобных сегментах генома, PH1 и PH5, заставляли клетки цветка закачивать большие количества кислоты в их вакуоли. Они же были связаны с работой гена AN1, предположительно связанного со сладким вкусом мякоти мандаринов и белым цветом их косточек.

Подобные соображения заставили авторов статьи проверить, как различается активность PH1 и PH5 в клетках кислых и сладких цитрусов – лимона, апельсинов и помело. Как оказалось, активность этих двух участков и AN1 была высокой в кислых сортах лимонов и прочих цитрусов, и низкой – в их сладких «кузенах».

Проанализировав их структуру, ученые пришли к выводу, что AN1 играет роль своеобразного «выключателя» всей системы закачки кислот в вакуоли, а PH1 и PH5 — представляют мощные протонные помпы. Удаление небольшого участка в AN1 длиной всего в 143 «буквы»-нуклеотид в геномах сладких цитрусов привело к отключению этих систем перекачки, резкому повышению pH и избавлению от кислого вкуса.

Дальнейшие опыты показали, что у AN1 есть еще один «сообщник» – ген PH4, который тоже отвечает за включение этих протонных помп. Его повреждение полностью лишало лимоны запасов кислоты даже в том случае, если первый участок ДНК не содержал мутаций.

Что интересно, подобные мутации в AN1 и PH4 были неодинаковыми у разных сортов цитрусов. Это, как считают ученые, говорит о том, что они приобрели подобное изменение в геноме независимо друг от друга в далеком прошлом. Когда это случилось, пока не ясно, так как генетики не могут точно вычислить «возраст» отключенных генов.

Вне зависимости от ответа на этот вопрос, теперь генетики и селекционеры, как отмечают Страззер и ее коллеги, могут использовать эти четыре гена для выведения новых сортов апельсинов, лимонов и прочих цитрусовых плодов, отличающихся особенно кислым или сладким вкусом.

Подписывайтесь на канал «Хвилі» в Telegram, на канал «Хвилі» в Youtube, страницу «Хвилі» в Facebook