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柑橘类水果为什么有酸有甜,科学家终于破解了它的味道的基因

 高天明月图书馆 2019-02-28

引言:

柠檬因其酸味而闻名,现在科学家已经发现了这种酸味背后的神秘基因。酸度决定了柑橘类水果味道和使用方式,而这些新发现可以帮助果农种植更甜的橙子、柠檬、酸橙、葡萄柚和其他柑橘类水果。

关于柑橘的历史可以追溯到公元前大约2200年夏朝,当时人们把柑橘用丝绸包裹献给大禹。现在世界上柑橘的种植面积比任何种类的水果都要多,是世界水果业中最重要的大宗商品。根据美国农业营销资源中心的数据,2014年美国人每人每年消费约35.6公斤柑橘类水果。

酸味科学

柑橘的酸味来源于细胞内的液泡,因为带正电的氢离子(基本上是质子)被泵入其中。在大多数植物中(如:甜瓜、番茄)液泡只有轻微的酸,但在柑橘类水果中这些酸就比较突出。长久以来柑橘液泡为什么非常酸一直是个谜。

新发现始于碧冬茄 Petunia hybrida(矮牵牛)。阿姆斯特丹大学的分子遗传学家Ronald Koes和Francesca Quattrocchio及其同事们发现:被称为ph1和ph5的基因突变样品可以通过过度酸化花瓣来改变花的颜色。带有较多酸性的花瓣是红色,带有较少酸性的花瓣是蓝色。这些基因在液泡膜上产生被称为P-ATP酶分子,从而增加了被泵入液泡室的质子数量。这些基因不仅广泛存在于开花植物中,也存在于裸子植物中。

这些酸性基因的广泛分布表明它们可能在花色之外发挥作用。这促使科学家们去探索它们是否是柑橘酸味的罪魁祸首。

研究发现这些基因在酸柠檬、橙子、柚子和酸橙中具有很高的活性,但由于突变的阻碍在“无酸”品种的柑橘中活性要小得多。这一发现可能是解决柑橘酸味的关键,它解释了为什么柠檬能够使液泡过度酸化。

更好的水果

这些发现有助于加快水果新品种的繁殖。通过分析幼树的DNA,育种家不用等它结果就能预测它们的果实是甜或酸。这种改良育种可能不仅限于柑橘。例如:葡萄酒葡萄的酸度可以变化,以产生不同的葡萄酒风味。园艺上的应用如改变花的颜色。

参考:《自然通讯》2019年2月26日刊,Hyperacidification of Citrus fruits by a vacuolar proton-pumping P-ATPase complex

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