Was? Wissenschaftler haben das Geheimnis entdeckt, wie Tomaten fest und lecker werden!

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Shi Wuyao (PhD in Biologie)

Hersteller: China Science Expo

Tomaten sind in unserem täglichen Leben ein weit verbreitetes Gemüse. Es ist reich an Vitamin C, mehreren Mineralien und Spurenelementen. Es ist süß-sauer und köstlich und wird daher von den Menschen sehr geliebt. Tomaten können roh oder gekocht gegessen und auch zur Herstellung von Ketchup verwendet werden.

Köstliche Tomaten bereiten den Menschen einen Geschmacksgenuss. Und wenn die Tomaten lange haltbar sind, ohne weich zu werden und trotzdem ihren leckeren Geschmack behalten, wäre das das Tüpfelchen auf dem i. Im September 2023 entdeckten chinesische Wissenschaftler das Geheimnis, wie man Tomaten sowohl fest als auch lecker macht!

Tomate

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Losfahren! Entdecken Sie das Geheimnis, wie Sie Tomaten köstlich und stressresistent machen

Am 18. September 2023 veröffentlichten chinesische Wissenschaftler in der Zeitschrift Nature Plants einen Artikel über die Erforschung des Tomatengenoms. Die Studie ergab, dass durch die Veränderung des Tomatengenoms sowohl feste als auch köstliche Tomaten gewonnen werden können!

Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature Plants veröffentlicht

(Bildquelle: Nature Plants Magazin)

Tomaten können frisch oder verarbeitet gegessen werden. Frische Tomaten im Supermarkt sind meist rund und werden leicht weich und zerdrückt. Wenn die Früchte reif sind, werden sie daher meist von Hand gepflückt.

Tomaten für die Verarbeitung und den Verzehr sind meist eiförmig und sehr fest. Sie können nach der Reifung maschinell geerntet und direkt in den LKW geworfen werden, ohne dass man befürchten muss, dass die Früchte beschädigt werden. Dadurch wird die Ernteeffizienz erheblich verbessert und die Kosten der manuellen Ernte werden eingespart.

Allerdings schmeckt diese eiförmige Tomate beim Direktverzehr nicht so lecker wie die runde frische Tomate und ihre Akzeptanz beim Direktverzehr ist relativ gering. Aus diesem Grund begannen die Wissenschaftler mit dem Genom der Tomate, um das Geheimnis zu lüften, wie man Tomaten schmackhaft und druckfest macht!

Um die genaue Position der Gene zu erforschen, die die Härte der Tomate steuern, kreuzten Wissenschaftler runde und eiförmige Tomaten, säten die entstandenen Tomatensamen in großem Maßstab aus und führten Chargenstudien an den daraus entstandenen Früchten durch.

Schließlich entdeckten Wissenschaftler, dass die Form der Tomaten eng mit Stellenmutationen im FS8.1-Gen in ihrer Heterochromatinregion zusammenhängt. Das Gen FS8.1 steuert hauptsächlich das Wachstum der Frucht und hemmt die Vermehrung von Eierstockwandzellen. Wenn das FS8.1-Gen normal ist, wächst der Eierstock daher gleichmäßig in alle Richtungen und die entstehende Tomate ist rund.

Wenn jedoch die Genstelle FS8.1 mutiert, verliert sie ihre hemmende Wirkung und die Eierstockwandzellen der Tomate vermehren sich übermäßig, was dazu führt, dass die Tomate übermäßig in eine bestimmte Richtung wächst und schließlich eine eiförmige Tomate bildet.

Die Mutation des Genorts FS8.1 hat keinen Einfluss auf den Gehalt an löslichem Zucker, organischer Säure und Lycopin in Tomaten und beeinflusst daher nicht den Geschmack von Tomaten , sondern nur die Form und Festigkeit von Tomaten. Auf dieser Grundlage schalteten Wissenschaftler das FS8.1-Gen in Tomaten aus, wodurch die Tomaten schließlich eiförmig wuchsen. Der Geschmack wurde nicht beeinträchtigt, die Belastbarkeit jedoch deutlich gesteigert.

Das Gen FS8.1 steuert die Form der Tomate

(Bildquelle: Referenz [1])

Nicht nur die Härte, die Gene können noch viel mehr bestimmen!

Tatsächlich kann die Genom-Editierung weit mehr als nur die Stresstoleranz einer Tomate bestimmen; es kann es auch nahrhafter machen.

Vitamin D ist ein essentieller Nährstoff für den menschlichen Körper und steht in engem Zusammenhang mit dem menschlichen Wachstum und der Entwicklung. Durch die Transformation von Tomaten mithilfe der Gen-Editierungstechnologie können diese in Supertomaten mit hohem Vitamin-D-Gehalt verwandelt werden.

Unter Lichtbedingungen können ultraviolette Strahlen die Synthese und Umwandlung von 7-Dehydrocholesterin in Vitamin D3 fördern. Gleichzeitig enthalten Tomaten auch Reduktase, die die Umwandlung in Vitamin D hemmt. Daher nutzten Wissenschaftler die Gen-Editierungstechnologie, um bestimmte Gene auszuschalten, die die Synthese von Reduktase kontrollieren. Dadurch wurde die Synthese von Reduktase in Tomaten eingeschränkt und eine kumulative Erhöhung des 7-Dehydrocholesterin-Gehalts erreicht.

Anschließend setzten die Wissenschaftler die Tomaten dem Sonnenlicht aus, um eine ausreichende UV-Strahlung zu erhalten. Schließlich wurde der Vitamin-D3-Gehalt in den modifizierten Tomaten gemessen und es wurde festgestellt, dass der Vitamin-D3-Gehalt einer Tomate dem von zwei Eiern entsprach . Es gibt keinen Unterschied im Geschmack oder Wachstumszyklus zwischen den Tomaten nach der Transformation und denen vor der Transformation. Es lässt sich feststellen, dass der tägliche Verzehr einer Tomate eine vollständige Vitamin-D-Ergänzung darstellt.

Vitamin D

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Genomeditierung lässt Tomaten schöner aussehen

Bei der Auswahl von Obst und Gemüse müssen wir nicht nur darauf achten, dass es schmeckt, sondern auch, dass es optisch ansprechend aussieht. Schöne Tomaten bereiten den Menschen nicht nur optisch Freude, sondern wecken auch die Kauflust. Die am häufigsten auf dem Markt verkaufte Tomatenfarbe ist Rot. Untersuchungen zeigen, dass man durch die Veränderung des Tomatengenoms Tomaten mit einer größeren Farbvielfalt züchten kann.

Die Farbe einer Tomate wird durch die Farbe ihrer Schale und ihres Fruchtfleisches bestimmt . Die Farbtiefe hängt eng mit dem Gehalt an Pigmenten wie Lycopin, Chlorophyll und Flavonoiden in der Frucht zusammen. Je röter die Tomate, desto höher ist der Lycopin- und Flavonoidgehalt und desto niedriger der Chlorophyllgehalt.

Auf Grundlage dieser Entdeckung setzten Wissenschaftler Technologien zur Genomeditierung ein, um die Gene, die die Synthese von Lycopin und Flavonoidpigmenten steuern, sowie die Gene, die den Chlorophyllabbau kontrollieren, auszuschalten und so ihre Expression zu verhindern.

Am Ende wächst eine grüne Tomate, da das rote Pigment nicht synthetisiert und das grüne Pigment nicht abgebaut werden kann. Anschließend wurde diese Tomatensorte mit roten Tomaten gekreuzt und das Genom der Frucht untersucht, um Früchte in verschiedenen Farben wie Rot, Orange, Rosa, Grün und Braun zu erhalten. Diese Technologie kann auch auf Gartenbaukulturen ausgeweitet werden, um farbenfrohere und schönere Pflanzen zu schaffen.

Mehrfarbige Tomaten

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Abschluss

Ob bei Tieren oder Pflanzen: Gene sind der Schlüssel zur Kontrolle der Ausprägung individueller Merkmale von Organismen. Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie versuchen Wissenschaftler, mithilfe der Gen-Editierungstechnologie die Eigenschaften verschiedener Obst- und Gemüsesorten, darunter auch Tomaten, so zu verändern, dass sie den Bedürfnissen des menschlichen Lebens voll gerecht werden.

Ich bin überzeugt, dass Wissenschaftler in naher Zukunft eine Vielzahl neuartiger und nahrhafter Gemüse- und Obstsorten entwickeln und damit die Entwicklung der botanischen Forschung und verwandter Industrien fördern werden!

Quellen:

[1] Zhu, Q., Deng, L., Chen, J. et al. Neugestaltung der Tomatenfruchtform für die maschinelle Produktion. Nat. Pflanzen (2023).

[2] Li, J., Scarano, A., Gonzalez, NM et al. Bioangereicherte Tomaten bieten einen neuen Weg zur ausreichenden Vitamin-D-Versorgung. Nat. Pflanzen 8, 611–616 (2022).

[3] Ana Arruabarrena, Joanna Lado, Matías González-Arcos, Sabina Vidal. Die gezielte Unterbrechung des chromoplastenspezifischen Gens der Lycopin-β-Cyclase (CYC-B) in Tomaten fördert die frühe Ansammlung von Lycopin in Früchten und verbessert die Kältetoleranz nach der Ernte. Plant Biotechnology Journal (2023), S. 1–3

[4] Yang. TX; Ali. M; Lin. LH, Neufärbung von Tomatenfrüchten durch CRISPR/Cas9-vermittelte Multiplex-Genbearbeitung. GARTENBAU-FORSCHUNG, Band 10, Ausgabe 1.