Studie untersucht, wie Schlüsselgen das Terpenaroma in Trauben moduliert

Eine Studie untersucht den Einfluss des Ethylen-reaktiven Gens VviERF003 auf die Synthese von glykosylierten Monoterpenoiden in Weintrauben, die für die fruchtigen und blumigen Noten in Weinen entscheidend sind. Das Verständnis dieser genetischen Regulierung gibt Aufschluss darüber, wie das Weinaroma beeinflusst werden kann, und ermöglicht möglicherweise die Entwicklung von Trauben mit verbesserten oder spezifischen Aromaprofilen.

Terpenoide, die am häufigsten vorkommenden sekundären Metabolite in Pflanzen, spielen eine wichtige Rolle bei der Interaktion zwischen Pflanze und Umwelt und tragen zu den blumigen und fruchtigen Aromen von Früchten wie Weintrauben bei. Insbesondere glykosylierte Terpenoide sind stabiler und in Weintrauben häufiger vorhanden. Sie wirken als latente Aromastoffe, die durch allmähliche Hydrolyse den Weingeschmack verbessern.

Die transkriptionelle Regulierung der Biosynthese glykosylierter Terpenoide ist noch nicht gut verstanden. Aufgrund dieser Herausforderungen besteht Bedarf an eingehender Erforschung der Regulationsmechanismen, die an der Biosynthese glykosylierter Terpenoide in Trauben beteiligt sind.

Der Forschung durchgeführt von Forschern der China Agricultural University, veröffentlicht am 28. Februar 2024, in Gartenbauforschunguntersucht die Rolle des Ethylen-responsiven Transkriptionsfaktors VviERF003 bei der Verstärkung des Traubenaromas. Die Studie zeigt, dass VviERF003 die Expression des VviGT14-Gens hochreguliert, was wiederum die Produktion glykosylierter Monoterpenoide erhöht.

Die Studie identifiziert VviERF003, einen AP2/ERF-Transkriptionsfaktor, als Schlüsselregulator der Synthese von glykosylierten Monoterpenoiden in Weintrauben. Mittels DNA-Pulldown-Screening zeigten die Forscher, dass VviERF003 an den Promotor des VviGT14-Gens bindet und dessen Expression verstärkt. Glykosylierte Monoterpenoide, die für die blumigen und fruchtigen Aromen von Weintrauben und Weinen entscheidend sind, akkumulierten sich verstärkt, wenn VviERF003 überexprimiert wurde.

Die Studie nutzte verschiedene experimentelle Ansätze, darunter Hefe-Ein-Hybrid- und Dual-Luciferase-Tests, um die Bindung und Aktivierung von VviGT14 durch VviERF003 zu bestätigen. Die Forschung unterstreicht auch die Ethylen-reaktive Natur von VviERF003 und VviGT14.

Die Ethylenbehandlung führte zu einer signifikanten Hochregulierung beider Gene, was zu höheren Konzentrationen glykosylierter Monoterpenoide im Traubengewebe führte. Dies deutet darauf hin, dass VviERF003 eine entscheidende Rolle bei der Vermittlung der durch Ethylen induzierten Aromaverstärkung in Trauben spielt. Darüber hinaus führte die Überexpression von VviERF003 in Trauben- und Tomatenpflanzen zu einer erhöhten Produktion glykosylierter Monoterpenoide, was seine regulatorische Rolle weiter bestätigt.

Dr. Qiu-Hong Pan, einer der korrespondierenden Autoren, erklärte: „Unsere Ergebnisse enthüllen einen neuartigen Regulierungsmechanismus, an dem VviERF003 und Ethylen in der Traubenaromabiosynthese beteiligt sind. Diese Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten zur Verbesserung des Trauben- und Weingeschmacks durch gezielte genetische Manipulation.“

Die Identifizierung von VviERF003 als Schlüsselregulator der Synthese von glykosylierten Monoterpenoiden bietet potenzielle Anwendungsmöglichkeiten in der Traubenzüchtung und Gentechnik. Durch Manipulation der Expression von VviERF003 könnte es möglich sein, die aromatischen Eigenschaften von Trauben und Weinen zu verbessern, was der Weinindustrie einen erheblichen Vorteil verschaffen würde.

Diese Forschung trägt auch zu einem besseren Verständnis der molekularen Mechanismen bei, die der Biosynthese sekundärer Pflanzenstoffe zugrunde liegen, was Auswirkungen auf die Verbesserung des Geschmacks und Aromas anderer Früchte und Nutzpflanzen haben könnte. Die Ergebnisse der Studie ebnen den Weg für zukünftige Forschung und Innovationen in der Agrarbiotechnologie.