Kutikuläre Wachse schützen Früchte, indem sie den Wasserverlust reduzieren und die Farbe beeinflussen. Sie sind eine Mischung aus sehr langkettigen aliphatischen und zyklischen Verbindungen, die je nach Fruchtart variieren. In Blaubeeren kommen Triterpenoide und β-Diketone am häufigsten vor.
Ihre Biosynthese und genetische Regulation sind jedoch nicht vollständig verstanden. Daher war eine umfassende Studie erforderlich, um die transkriptionelle Regulierung der kutikulären Wachsbiosynthese und ihren Einfluss auf die Fruchtqualität zu untersuchen.
Forscher der University of British Columbia, des kanadischen Michael Smith Genome Sciences Centre und des British Columbia Blueberry Council haben eine Studie zur kutikulären Wachsbiosynthese in nördlichen Hochbusch-Blaubeeren durchgeführt.
Die Studie wurde am 9. Januar 2024 in der Zeitschrift veröffentlicht Gartenbauforschung. Es wird untersucht, wie sich die transkriptionelle Regulierung der kutikulären Wachsablagerung auf den Wasserverlust und die Oberflächenfarbe der Früchte während der Reifung und Lagerung nach der Ernte auswirkt.
Durch die Analyse von Transkriptomveränderungen und Metabolitenprofilen zielt die Studie darauf ab, Schlüsselgene zu identifizieren, die an der Wachsbiosynthese beteiligt sind, und Erkenntnisse zur Verbesserung der Qualität von Blaubeerfrüchten durch Wachsmanagement zu liefern.
Die Studie ergab, dass sich der Gehalt an kutikulärem Wachs in Blaubeeren während der Reifung und Lagerung nach der Ernte erheblich verändert. Zunächst nimmt der Gesamtwachsgehalt mit zunehmender Fruchtreife ab, was hauptsächlich auf die Fruchtausdehnung zurückzuführen ist. Während der Lagerung kommt es jedoch zu einem deutlichen Anstieg des Wachsgehalts, was auf eine De-novo-Biosynthese hinweist.
Die Forschung identifizierte 54 verschiedene Wachsverbindungen, wobei Triterpenoide am häufigsten vorkommen, gefolgt von β-Diketonen. Die Transkriptomanalyse zeigte ein Netzwerk von Genen auf, die an der Biosynthese von kutikulärem Wachs beteiligt sind. Insbesondere wurden fünf OSC-ähnliche Gene identifiziert, die für Enzyme kodieren, die für die Triterpenoidproduktion verantwortlich sind.
Die Expression dieser Gene korrelierte zusammen mit drei CYP716A-ähnlichen Genen mit der Anhäufung wichtiger Wachsverbindungen wie Oleanolsäure und Ursolsäure. Es wurde festgestellt, dass die exogene Anwendung von Abscisinsäure (ABA) die Expression triterpenoider Biosynthesegene induziert, was zu einem erhöhten Wachsgehalt und einer veränderten Wachszusammensetzung führt. Dies führte zu einem geringeren Wasserverlust der Früchte und einer verbesserten Oberflächenfarbe, insbesondere einer erhöhten Helligkeit.
Die Studie liefert ein umfassendes Verständnis der molekularen Mechanismen, die der Biosynthese von kutikulärem Wachs in Blaubeeren zugrunde liegen. Es unterstreicht das Potenzial der Manipulation der Wachsbiosynthesewege zur Verbesserung der Fruchtqualitätsmerkmale, wie z. B. geringerer Wasserverlust und verbesserte Optik, während der Lagerung nach der Ernte.
Dr. Simone Castellarin, die korrespondierende Autorin, erklärte: „Unsere Ergebnisse geben Aufschluss über die komplexen regulatorischen Netzwerke, die die kutikuläre Wachsbiosynthese in Blaubeeren steuern. Durch das Verständnis dieser molekularen Mechanismen können wir Strategien entwickeln, um die Fruchtqualität zu verbessern und die Haltbarkeit zu verlängern, was beiden Produzenten zugute kommt.“ und Verbraucher.“
Die Erkenntnisse der Studie sind für die Blaubeerindustrie von entscheidender Bedeutung. Durch die Manipulation von Genen für die Wachsbiosynthese können die Qualitätsmerkmale von Früchten wie ein geringerer Wasserverlust und eine bessere Oberflächenfarbe verbessert und so die Haltbarkeit und Marktfähigkeit verlängert werden. Diese Erkenntnisse können auch anderen Früchten zugute kommen. Zukünftige Forschungen können sich auf Züchtung oder Gentechnik konzentrieren, um die Wachszusammensetzung zu optimieren und die Widerstandsfähigkeit und Qualität der Früchte während der Lagerung zu verbessern.
Mehr Informationen:
Yifan Yan et al., Kutikuläre Wachsbiosynthese in Blaubeeren (Vaccinium corymbosum L.): Transkript- und Metabolitenveränderungen während der Reifung und Lagerung wirken sich auf wichtige Fruchtqualitätsmerkmale aus. Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae004