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檸檬為何有酸有甜----中國科學院

文章來源:中國科學院    時間:2019-03-29


Ronald Koes或許從未想到,對為何有的矮牽牛花是紅色,有的卻是藍色的探尋之旅,會將其帶到美國加州的檸檬園。不過,這位荷蘭阿姆斯特丹大學的遺傳學家因此解答了一個長期存在的問題:為何一些檸檬是甜的,另一些卻很酸?秘密在于一種讓細胞酸性更強的強大分子泵。

由于酸性嚴重破壞細胞的功能,因此植物細胞會將質子——帶電的氫原子泵入液泡,從而將酸性物質同細胞其他部分隔離。不過,這種酸性對于很多東西來說是必需的。例如,矮牽牛花的花朵細胞需要高濃度質子以便將花瓣“染紅”,否則花瓣呈藍色。在柑橘類水果中,這些質子觸發人類的酸味味蕾:質子越多,水果嘗起來越酸。

2014年,Koes團隊在紅色矮牽牛花的細胞中發現了一種新的液泡泵。它曾被認為僅存在于外層細胞膜中。這種液泡泵更加強大,能將足夠多的質子一起泵入液泡,從而使矮牽牛花的花朵保持紅色。Koes和同事想知道,相同的液泡泵是否在諸如檸檬等酸性水果中也很活躍。

美國加州大學河濱分校遺傳學家和植物育種家Mikeal Roose將十幾個甜的和酸的檸檬、橘子、柚子和萊檬品種樣本寄給Koes團隊。研究人員分析了每種水果的DNA,并且測量了兩個基因的活性。這兩個基因編碼了產生強大分子泵的一對蛋白質。研究發現,它們在酸的植物中非常“忙碌”,但在甜的植物中并非如此。Koes和同事在日前出版的《自然—通訊》雜志上報告了這一成果。

研究人員認為,當基因不活躍時,分子泵也不會產生,因此氫離子不會累積。這讓水果變得更甜。在不同的水果品種中,經過幾千年的培養,分子泵被多次打開關閉,而這通常由改變兩個基因如何被調控的育種實現。類似的過程可能在花朵中發揮作用,使其顏色變得更紅或者更藍。事實上,和甜水果相比,酸水果的花往往更紫。這歸因于其保留紅色色素的能力。

 
 
 
 

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