Warum sind die Lotussamen, die ich esse, überhaupt nicht süß oder lecker? Endlich den Grund gefunden

Der Juli ist die beste Zeit, um Lotusblumen zu bewundern. Die Lotusblume wird seit der Antike von den Menschen geliebt. Bereits vor dreitausend Jahren erschien im „Buch der Lieder“ folgender Vers: „Es gibt Fusu auf den Bergen und Lotusblumen in den Sümpfen.“ Dies ist auch die erste schriftliche Erwähnung einer Lotusblume. Eine sanfte Sommerbrise weht über den See und ein Teich aus Lotusblumen wiegt sich im Wind und verströmt einen schwachen Duft. Von der Antike bis heute ist die Lotusblume nicht nur ein Symbol der Schönheit, sondern auch die Verkörperung der Gefühle unzähliger Literaten und Dichter.

Bildquelle: Zhou Jiangtao

Auch heute noch gibt es Gruppen von Wissenschaftlern, die versuchen, das Geheimnis der Lotusblume zu entschlüsseln und ihre Weisheit und Kraft in die Erforschung der Lotusblume einbringen. Lassen Sie uns angesichts dieser wunderschönen Blume mehr über die unbekannten Geheimnisse des Lotus erfahren.

Klassifizierung und Struktur des Lotus

Lotus, eine der Gattung Nelumbo der Familie Nelumbo, ist eine wichtige Wassernutzpflanze. Es handelt sich um eine der ältesten zweikeimblättrigen Pflanzen und ist neben der Urweltmammutbaum, dem Ginkgo und dem Chinesischen Tulpenbaum eine Reliktpflanze, die die quartäre Eiszeit überlebt hat und als „lebendes Fossil“ bekannt ist.

Derzeit gibt es weltweit zwei Nelumbo-Arten: den Asiatischen Nelumbo (N. nucifera Gaertn.) und den Amerikanischen Nelumbo (N. lutea Pers.) (Zheng et al., 2022). Der Asiatische Lotus ist hauptsächlich in Asien und Nordaustralien verbreitet und verfügt über eine große Sortenvielfalt und reichlich Vorkommen. Der Amerikanische Goldlotus ist hauptsächlich in Nordamerika, der Karibik und dem Atlantik verbreitet und wächst im Wesentlichen wild.

Geografische Verbreitung des Asiatischen Lotus und des Amerikanischen Goldlotos, Bildquelle: Referenz 2.

Zwischen beiden gibt es gewisse Unterschiede hinsichtlich der Pflanzenform, Blütenform und Farbe. Die asiatische Lotuspflanze ist hoch und hat eine Vielzahl von Blütenformen, darunter einfache, doppelte und dreifache Blütenblätter, und die Blütenfarben variieren von Weiß über Rosa bis Rot. Die Amerikanische Goldrute ist klein und hat einzelne gelbe Blütenblätter. Obwohl die geografische Verbreitung des Asiatischen und des Amerikanischen Lotus durch den Pazifischen Ozean getrennt ist und sie phänotypische Unterschiede aufweisen, besteht zwischen beiden keine reproduktive Isolation und beide besitzen acht Chromosomenpaare.

Der Lotus besteht im Wesentlichen aus folgenden Teilen: Lotusblüte, Lotusblatt, Lotusschale, Lotussamen, Lotuswurzel und Wurzel.

Lotus-Strukturdiagramm, Bildquelle: Yang Hui

Lotus: Auch bekannt als Lotos, Lotosblume, Lotusblume, Seerose usw., ist eine der zehn traditionellen berühmten Blumen in China. Der Lotus ist einzeln und zwittrig und besteht aus Kelch, Staubblättern, Stempeln, Blütenboden und Blütenblättern. Die Blütenblätter variieren in Größe, Farbe, Form und Anzahl und ergeben eine wunderschöne und farbenfrohe Blume.

Lotusblatt: Das Lotusblatt ist schildförmig, mit durchgehendem Blattrand und gewellten Rändern. Es ist das Hauptorgan für die Photosynthese im Lotus. Die Oberfläche von Lotusblättern ist mit einer dicken Wachsschicht und Lipidpapillen versehen, die das Eindringen von Wasser verhindern können. Daher können wir sehen, dass Lotusblätter nass sein können, aber keine Wasserflecken bekommen. Dies ist auch der Hauptgrund, warum sie „fleckenlos aus dem Schlamm auftauchen“ können.

Lotusschale: Sie hat sich aus dem Blütenboden der Lotusblume entwickelt und hat die Form eines umgekehrten Kegels mit einer flachen Spitze. Nach der Befruchtung erweitert sich der Blütenboden mit der Entwicklung der Frucht und der Samen und bildet eine Lotusschale. Es ist zunächst gelbgrün und wird mit zunehmender Reife braun.

Lotussamen: Die Frucht des Lotus ist allgemein als „Lotussamen“ bekannt. Nach der Befruchtung entwickelt sich aus der Samenanlage ein Samen und aus der Fruchtknotenwand die Fruchtwand. Lotussamen und -blätter sind reich an Stärke und können gegessen werden. Darüber hinaus sind Lotussamen extrem langlebig und können Tausende von Jahren ruhen, bevor sie erneut sprießen.

Lotuswurzel: Die Lotuswurzel ist das unterirdische Rhizom des Lotus, das der Speicherung von Nährstoffen und der Fortpflanzung dient und ein wichtiger Nahrungsmittelbestandteil ist. Wenn die Lotuswurzel gebrochen wird, bilden sich weiße Fäden. Sie sind sehr elastisch, lang und brechen nicht so leicht. Dies ist, was die Leute oft sagen: „Die Lotuswurzel ist gebrochen, aber die Fäden sind noch verbunden.“ Da Lotuswurzeln Tannine enthalten, oxidieren sie leicht und werden blauschwarz, wenn sie mit Eisenwerkzeugen geschnitten werden. Daher sollten Sie beim Kochen von Lotuswurzeln die Verwendung von Kochutensilien aus Eisen reduzieren.

Wurzeln: Es gibt zwei Hauptarten von Lotuswurzeln, nämlich Samenwurzeln und Adventivwurzeln. Die Samenwurzel ist die Hauptwurzel, die bei der Aussaat aus der Keimwurzel gebildet wird. Es ist unterentwickelt und spielt keine große Rolle. An den Knotenpunkten der unterirdischen Stängel wachsen Adventivwurzeln, an denen zahlreiche Seitenwurzeln befestigt sind, die der Stabilisierung der Pflanze sowie der Aufnahme von Wasser und Nährstoffen dienen.

Lotus hat ein breites Anwendungsspektrum und wird als Landschaftszierpflanze, Snack und Gemüse verwendet. Entsprechend den agronomischen Merkmalen und Anbauzwecken wird Lotus im Allgemeinen in drei Kategorien unterteilt, nämlich: Blütenlotus, Samenlotus und Wurzellotus .

Die Hauptklassifizierung des Lotus, Bildquelle: Xin Jia

Warum schmeckt der Kern eines Lotussamens bitter?

Lotussamen sind die reifen Samen der Lotusblüte. Sie sind leicht oval oder kugelig, 1,2 bis 1,8 cm lang und haben einen Durchmesser von 0,8 bis 1,4 cm. Sie bestehen aus vier Teilen: Perikarp, Samenschale, Keimblätter und Lotussamenkern. Die Samenschale reifer Lotussamen ist schwarzbraun oder hellbraun, hart und lässt sich nicht leicht abziehen. Die beiden gelb-weißen Keimblätter haben eine dicke Textur und in der Mitte befindet sich ein grüner Lotussamenkern.

Anatomie des Lotussamens, Bildquelle: Xin Jia

Ab dem 0. Tag nach der Bestäubung wird die Morphologie der Lotussamen allmählich größer und die Schale verändert ihre Farbe von Gelb über Grün zu Dunkelbraun. Der vollständige Entwicklungszyklus von Lotussamen beträgt etwa 30 Tage und kann in vier Entwicklungsstadien unterteilt werden, nämlich das Stadium der Organogenese (1 bis 3 Tage nach der Bestäubung, 1-3 DAP), das Stadium der Zellexpansion (4-9 DAP), das Stadium der Nährstoffakkumulation (10-25 DAP) und das Stadium der Dehydrationsreife (26-30 DAP) (Sun et al., 2020).

Dynamische Veränderungen in der Entwicklung von Lotussamen, Bildquelle: Sun Heng

Im heißen Sommer probieren wir frische Lotussamen und genießen die Süße auf unseren Geschmacksknospen, aber viele von uns finden, dass Lotussamen beim Essen bitter schmecken. Warum ist das so?

Es hat sich gezeigt, dass der Zeitpunkt des Verzehrs von Lotussamen einen großen Einfluss auf ihren Geschmack hat, wenn sie frisch gegessen werden. Im Allgemeinen wählen wir Lotussamen 15 Tage nach der Bestäubung aus. Zu diesem Zeitpunkt haben die Lotussamen einen höheren Wassergehalt und schmecken süß und köstlich. Wenn Lotussamen 18 Tage alt sind, reichert sich in den Keimblättern ein höherer Stärkegehalt an und der Wassergehalt nimmt ab, sodass der Geschmack schlecht ist.

Darüber hinaus schmecken die Lotussamen zu diesem Zeitpunkt bitter, was daran liegt, dass der saubere grüne Kern des Lotussamens nicht entfernt wird . Der Kern von Lotussamen kann eine Vielzahl von Alkaloiden synthetisieren, hauptsächlich Liesinin, Isoliensinin und Methylneferin. Während sich Lotussamen entwickeln, reichern sich weiterhin Alkaloide im Lotuskern an und die Bitterkeit nimmt zu.

Chemische Struktur von Lotussamenalkaloiden, Bildquelle: Xin Jia

Benötigt der Kern eines Lotussamens Licht für die Photosynthese?

Der Kern des Lotussamens befindet sich im Inneren des Lotussamens und ist außen dicht von Keimblättern, Samenschale und Fruchtwand umhüllt. Während des Entwicklungsprozesses von Lotussamen verändert sich die Farbe des Lotussamenkerns von Weiß über Gelbgrün zu Dunkelgrün, was hauptsächlich durch die Ansammlung von Chlorophyll verursacht wird.

Generell ist für die Chlorophyllsynthese bei Angiospermen Licht erforderlich. Lotus ist eine der ältesten Arten unter den Angiospermen. Warum kann der Kern eines Lotussamens in einer „dunklen“ Umgebung Chlorophyll synthetisieren? Dieses eigenartige Phänomen hat das Interesse und die Aufmerksamkeit vieler Wissenschaftler im In- und Ausland geweckt. Während der Entwicklung der Lotussamen hielten die Forscher die Lotuskapseln vom Licht fern und stellten fest, dass sich die Farbe des Lotussamenkerns deutlich gelblich verfärbte, was beweist, dass für die Synthese des Chlorophylls im Lotussamenkern Licht erforderlich ist.

Bild zum Schattierungsexperiment mit Lotussamenherzen, Bildquelle: Referenz 4

Durch die Identifizierung des gesamten Genoms der Strukturgene des Chlorophyll-Biosynthesewegs im Lotus wurde festgestellt, dass der Chlorophyll-Biosyntheseweg im Lotus mit dem bei anderen Angiospermen berichteten übereinstimmt und dass während der Entwicklung des Lotussamenkerns die Expression der meisten Strukturgene der Chlorophyll-Biosynthese signifikant hochreguliert ist, was mit dem Akkumulationsmuster von Chlorophyll übereinstimmt.

Im Chlorophyll-Biosyntheseweg ist die durch Protochlorophyllid-Oxidoreduktase (POR) katalysierte Umwandlung von Protochlorophyllid in Chlorophyllid ein Schlüsselschritt.

Bei Angiospermen (fast allen Blütenpflanzen) hilft die lichtabhängige Protochlorophyllid-Oxidoreduktase (LPOR) dabei, Protochlorophyllid in Chlorophyllid umzuwandeln und so Chlorophyll zu synthetisieren.

Einige Gymnospermen (wie Ginkgo) und Mikroorganismen verwenden die lichtunabhängige Protochlorophyllid-Oxidoreduktase (DPOR), um diese Reaktion abzuschließen.

Chlorophyllsyntheseweg, Bildquelle: Xin Jia

Durch die Untersuchung des Kerngenoms und des Chloroplastengenoms fanden Forscher heraus, dass es im Lotus zwei LPOR-kodierende Gene gibt, jedoch kein DPOR-kodierendes Gen. Diese Entdeckung liefert wichtige molekulare Beweise für die Lichtabhängigkeit der Chlorophyllsynthese in Lotussamen.

Bildquelle: Zhou Jiangtao

Schon im alten China war die Lotusblume eine Pflanze, die wir bewundern, essen und über die wir singen. Heutzutage ist der Lotusanbau vor dem Hintergrund der Entwicklung einer charakteristischen Landwirtschaft in meinem Land in einigen Gebieten zu einer wichtigen Einnahmequelle für Landwirte geworden. Als uralte Art hat der Lotus viele Veränderungen durchgemacht und sein Forschungswert hat ihn weit übertroffen. Inmitten der Geschichte verströmt sie einen einzigartigen Charme.

Allerdings gibt es noch viele ungelöste Rätsel rund um den Lotus, beispielsweise zur Keimung tausendjähriger Lotussamen und zur Evolution des Lotus. Das Verfassen dieser wissenschaftlichen Kapitel erfordert die gemeinsame Anstrengung von Generationen wissenschaftlicher Forscher. Wir werden weitere unbekannte Geheimnisse des Lotus lüften und diese wunderschöne Blume für immer blühen lassen.

Quellen:

[1] Wang Qichao, Zhang Xingyan. Atlas der chinesischen Lotussorten[M]. Chinesischer Forstverlag, 2005.

[2] Lin Z, Zhang C, Cao D, et al., 2019. Die neuesten Studien über Lotus (Nelumbo nucifera) – eine aufstrebende Modellpflanze für den Gartenbau. Internationales Journal für Molekularwissenschaften, 20: 3680.

[3] Sun H, Li J, Song H, et al., 2020. Eine umfassende Analyse von AGPase-Genen deckt ihre potenzielle Rolle bei der Stärkebiosynthese in Lotussamen auf. BMC Pflanzenbiologie, 20: 457.

[4] Sun H, Song H, Deng X, et al., 2022. Transkriptomweite Charakterisierung der Alkaloide und Chlorophyllbiosynthese in Lotusblütenstängeln. Frontiers in Plant Science, 13: 885503.

[5] Zheng P, Sun H, Liu J, et al., 2022. Vergleichende Analysen amerikanischer und asiatischer Lotusgenome geben Einblicke in die Blütenblattfarbe, die Fruchtblattthermogenese und die Domestizierung. The Plant Journal, 110: 1498-1515.

Dieser Artikel wurde von Science Popularization China erstellt, von Xin Jia und Sun Heng (Wuhan Botanical Garden, Chinesische Akademie der Wissenschaften) herausgegeben und von der China Science Popularization Expo betreut.

Dieser Artikel wurde autorisiert. Für den Nachdruck wenden Sie sich bitte an den ursprünglichen Autor.