Mengapa lemon sangat asam? Ilmuwan mengungkap rahasia genetik

Lemon adalah yang paling asam dari keluarga buah jeruk. Sekarang, para ilmuwan sedang menyelidiki mengapa. (© Carlesmiro – stock.adobe.com)

Nanning, Cina – Para ilmuwan telah lama bertanya -tanya mengapa lemon mengemas pukulan asam yang kuat dibandingkan dengan sepupu jeruk mereka. Sekarang, sebuah studi dari para peneliti Tiongkok telah memetakan mesin genetik di balik keasaman merek dagang Lemon, mengungkapkan sistem modifikasi DNA yang rumit yang mengontrol bagaimana buah-buahan ini menjadi tart yang merepotkan.

Lemon mengemas pukulan asam yang kuat yang secara instan dikenali oleh kebanyakan orang, tetapi ilmu di balik keletihan ini bermuara pada asam sitrat, yang membentuk 75-97% dari asam organik dalam lemon dan memainkan peran penting dalam menentukan selera dan pasar mereka nilai. Kandungan asam tinggi ini bukan hanya tentang rasa; Sangat penting untuk pelestarian makanan, memengaruhi cara kita dapat menggunakan lemon dalam memasak, dan memengaruhi segala sesuatu mulai dari produksi jus hingga aplikasi farmasi. Sementara penelitian sebelumnya berfokus pada pengukuran kandungan asam atau mempelajari resistensi penyakit, proses kompleks bagaimana lemon membangun kandungan asam sitrat mereka tetap kurang dipahami – sampai sekarang.

Penelitian yang diterbitkan di Penelitian Hortikultura Berfokus pada varietas yang disebut lemon 'XIangshui' dari Taiwan. Tidak seperti pohon lemon khas yang berbuah musiman, pohon -pohon ini berbunga dan menghasilkan buah sepanjang tahun. Lemon berkembang tanpa biji, matang lebih awal dari varietas lainnya, dan menghasilkan panen yang berlimpah. Mereka memiliki bentuk lonjong yang khas dan matang dari kekuningan-hijau menjadi kuning matang, menjadikannya sangat berharga bagi pertanian komersial.

Menggunakan teknologi sekuensing DNA canggih, para ilmuwan memetakan cetak biru genetik lengkap Lemon, mengidentifikasi sekitar 27.945 gen yang diatur di sembilan kromosom. Manual instruksi genetik ini disebut a genommencakup sekitar 364,85 juta blok bangunan DNA. Melalui analisis yang cermat, mereka menentukan lemon -lemon ini bercabang dari kerabat terdekat mereka, Citron, sekitar 2,85 juta tahun yang lalu. Wawasan evolusi ini membantu menjelaskan bagaimana lemon mengembangkan karakteristik unik mereka dari waktu ke waktu.

Tim peneliti kemudian memeriksa Metilasi DNAProses biologis di mana penanda kimia kecil melekat pada DNA dan mempengaruhi bagaimana gen digunakan. Penanda ini tidak mengubah urutan DNA itu sendiri tetapi bertindak seperti sakelar dimmer yang dapat mengubah aktivitas gen naik atau turun. Dengan mempelajari buah pada tiga tahap (muda, berkembang, dan matang), mereka menemukan bahwa sakelar kimia ini mengalami pergeseran yang signifikan selama pengembangan buah. Secara khusus, dua jenis metilasi DNA (disebut CG dan CHG) menurun, sedangkan tipe ketiga (CHH) meningkat ketika buah matang.

Para peneliti menemukan bahwa ketika lemon matang, gen kunci yang disebut PEPCK, yang membantu menghasilkan asam sitrat, menjadi lebih aktif, berbaris dengan meningkatnya asam buah. Mereka juga menemukan bahwa proses genetik lain, yang disebut Metilasi DNA yang diarahkan RNA (RDDM), menjadi lebih aktif dari waktu ke waktu. Proses ini tampaknya mempengaruhi sakelar kimia dalam DNA yang membantu mengendalikan kadar asam sitrat, meskipun itu bukan satu -satunya faktor yang mendorong keasaman.

“Memahami mekanisme ini membuka kemungkinan menarik untuk membiakkan lemon dengan rasa yang ditingkatkan dan memberikan wawasan baru tentang biologi metabolisme buah yang lebih luas,” kata rekan penulis studi Haifeng Wang, Ph.D., dalam sebuah pernyataan.

Para ilmuwan juga menemukan jaringan gen yang lebih luas yang bekerja bersama untuk mengendalikan produksi asam sitrat. Jaringan ini mencakup beberapa regulator master yang menunjukkan aktivitas yang lebih tinggi pada lemon dibandingkan dengan kerabat mereka yang lebih rendah seperti jeruk manis dan pomelos. Ketika membandingkan kadar asam di berbagai buah jeruk, mereka menemukan bahwa perbedaan genetik ini membantu menjelaskan mengapa menggigit lemon memberikan sensasi asam yang begitu kuat dibandingkan dengan buah jeruk lainnya.

Sebelum penelitian ini, para ilmuwan tahu bahwa asam sitrat memberi lemon rasa asam tetapi tidak memahami mekanisme genetik yang mengendalikan produksinya. Sekarang, kita tahu bahwa gen spesifik, dipengaruhi oleh metilasi DNA, mengatur proses ini di seluruh perkembangan buah.

Pengetahuan ini dapat mengarah pada program pemuliaan yang lebih efisien untuk petani dan perusahaan pertanian yang mengembangkan varietas jeruk baru dengan kadar asam khusus. Varietas ini mungkin termasuk lemon super-sumber untuk penggunaan industri, yang lebih ringan untuk makan segar, atau buah-buahan dengan profil asam spesifik untuk aplikasi kuliner tertentu.

Banyak industri menggunakan asam sitrat sebagai bahan pengawet dan penyedap alami. Pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana tanaman menghasilkan senyawa ini dapat menyebabkan cara yang lebih efisien untuk mendapatkannya dari sumber alami.

Ketika penelitian ini berpindah dari laboratorium ke kebun, itu bisa membentuk kembali bagaimana kita membiakkan dan menumbuhkan buah jeruk. Dengan memahami kontrol genetik di balik keasaman buah, para ilmuwan sekarang dapat berupaya mengembangkan varietas yang lebih baik yang lebih baik melayani produsen dan konsumen, berpotensi merevolusi suatu industri yang sebagian besar bergantung pada metode pemuliaan tradisional.