Erdbeeren verdanken ihren unverwechselbaren Geschmack einer komplexen Mischung aus Zuckern, Säuren und über 900 flüchtigen Verbindungen, vor allem Estern, die durch Alkohol-Acyltransferasen (AATs) bzw. Carboxylesterasen (CXEs) produziert und abgebaut werden.
Trotz der Bedeutung von CXEs für die Bestimmung des Erdbeeraromas und der Fruchtqualität sind ihre Rolle und Regulierung während der Erdbeerreifung noch weitgehend unerforscht. Dennoch ist es von entscheidender Bedeutung, um die molekularen Grundlagen flüchtiger Synthesen zu verstehen und den Erdbeergeschmack und die Attraktivität für den Verbraucher zu verbessern.
Im April 2022, Gartenbauforschung veröffentlichte Forschungsarbeit mit dem Titel „Die FanCXE1-Carboxylesterase von Erdbeerfrüchten ist am Abbau flüchtiger Ester während des Reifungsprozesses beteiligt.“
In dieser Studie wurde die funktionelle Charakterisierung von FanCXE1, einem Erdbeer-Carboxylesterase-Gen, mithilfe eines vielschichtigen Ansatzes durchgeführt, der bioinformatische, biochemische und molekularbiologische Techniken kombiniert. Die phylogenetische Analyse positionierte FanCXE1 neben anderen pflanzlichen Carboxylesterasen und enthüllte seine evolutionären Beziehungen. InterProScan wurde verwendet, um seine Domäne vorherzusagen, einschließlich der α/β-Hydrolasefaltung und der für die CXE-Familie typischen katalytischen Triade.
Das Genexpressionsprofil wurde analysiert und zeigte eine deutliche Hochregulation während der Fruchtreife, vor allem in den Früchten. Darüber hinaus wurde die Reifung in Erdbeerfruchtbehältern durch hormonelle Veränderungen beeinflusst, insbesondere durch Auxine und Abscisinsäure (ABA), was ihre Reaktion auf die Schlüsselhormone, die die Reifung steuern, unterstreicht.
Die subzelluläre Lokalisierung des FanCXE1-Proteins, von dem vorhergesagt wurde, dass es an der Plasmamembran verankert ist, wurde durch GFP-Fusionsexperimente bestätigt, was auf eine Bindung an die Plasmamembran schließen lässt. Die Substratspezifität und die optimalen Bedingungen des rekombinanten FanCXE1-Proteins wurden durch enzymatische Tests bestimmt, wobei eine höhere Affinität für längerkettige Naphthylester festgestellt und dessen pH- und Temperaturoptima ermittelt wurden.
Die Funktion von FanCXE1 wurde durch vorübergehende Stummschaltung in Erdbeerfrüchten weiter aufgeklärt, was zu einer signifikanten Änderung des flüchtigen Profils führte. Die transgenen Früchte wiesen erhöhte Werte verschiedener Ester und verringerte Werte bestimmter Alkohole auf, was auf eine Rolle von FanCXE1 beim Abbau flüchtiger Ester während der Reifung schließen lässt.
Die Studienergebnisse zeigen, dass FanCXE1 maßgeblich zur Modulation des Ester- und Alkoholgehalts in Erdbeeren beiträgt, was sich auf das gesamte Geschmacksprofil der Frucht auswirkt.
Zusammenfassend bietet diese Forschung einen detaillierten Einblick in die Funktion und Regulierung der FanCXE1-Carboxylesterase in Erdbeeren und verdeutlicht deren bedeutende Rolle im Reifungsprozess und ihren möglichen Einfluss auf Fruchtgeschmack und -qualität.
Das Verständnis der molekularen Mechanismen, die dem Esterstoffwechsel in Erdbeeren zugrunde liegen, eröffnet Möglichkeiten für Züchtungsprogramme, die darauf abzielen, den Fruchtgeschmack und die Attraktivität für den Verbraucher zu verbessern, was letztendlich gesündere Essgewohnheiten fördert und möglicherweise die Rentabilität für Erdbeerbauern steigert.
Mehr Informationen:
Félix Juan Martínez-Rivas et al., Erdbeerfrucht FanCXE1-Carboxylesterase ist am Abbau flüchtiger Ester während des Reifungsprozesses beteiligt. Gartenbauforschung (2022). DOI: 10.1093/hr/uhac095
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