Wunderfrucht (Synsepalum dulcificum) ist die botanische Quelle von Miraculin, einem natürlichen, kalorienfreien Süßstoff. Die Wunderfrucht (Synsepalum dulcificum) stammt aus Westafrika und wird dort seit mehr als 100 Jahren verwendet, um die Schmackhaftigkeit lokaler Lebensmittel zu verbessern.
Wunderobstpflanzen weisen eine strauchartige Architektur auf und bringen jedes Jahr mehrere Schwärme attraktiver roter Beeren hervor. Diese Beeren bestehen aus einem großen Samen, einem undurchsichtigen Fruchtfleisch und einer leuchtend roten Schale. Im Fruchtfleisch befindet sich ein Glykoprotein namens Miraculin, das an die Süßrezeptoren auf der Zunge bindet.
Wenn Miraculin sauren Reizen ausgesetzt wird, erfährt es eine Konformationsänderung, die zu einem starken süßen Gefühl führt, selbst wenn kein echter Zucker vorhanden ist. Die Beliebtheit der Wunderfrucht beruht auf ihren faszinierenden geschmacksverändernden Eigenschaften.
In der Vergangenheit mangelte es der Wunderfrucht wie vielen anderen tropischen Arten an grundlegenden molekularen, genetischen und genomischen Informationen, um die Vielfalt dieser Art voll auszuschöpfen und neuartige, profitablere Sorten zu schaffen. Kürzlich wurden jedoch hervorragende Ressourcen für diese Art veröffentlicht. Das 1,6 MB große Chloroplastengenom mit insgesamt 133 Genen, darunter 88 proteinkodierende Gene, ist öffentlich verfügbar.
Eine Genomanordnung auf Chromosomenebene der Wunderfrucht mit ca. 550 MB, die 37.911 Gene enthält, sowie Transkriptome verschiedener Gewebe der Wunderfrucht ist ebenfalls verfügbar. Dennoch haben sich die meisten Studien zu molekularen Wunderfrüchten eher auf das Miraculin-Protein als auf Genetik oder Diversitätsanalysen konzentriert.
Aktuelle Forschungsergebnisse berichten über Wunderfruchtmark-Transkriptome der Morphotypen „Sangria“, „Vermilion“, „Flame“ und „Cherry“. Ein Konsenstranskriptom umfasste 91.856 Transkripte. Die Zuordnung von Lesevorgängen zum Miraculin-Gen war in den einzelnen Transkriptomen des Fruchtfleisches der Wunderfrucht am stärksten vertreten. Weitere häufig vorkommende Transkripte umfassten hauptsächlich Kategorien der Genontologie, die zelluläre Komponenten, Kern- und Nukleinsäurebindung sowie Proteinmodifikation darstellen.
Die Transkriptome wurden verwendet, um quantitative Echtzeit-Primer der Reverse-Transkriptions-Polymerase-Kettenreaktion (qRT-PCR) für Aktin, Elongationsfaktor 1α und das Miraculin-Gen zu entwerfen. Die Analyse mittels qRT-PCR ergab, dass das Fruchtfleisch und die Schalengewebe von Wunderfrüchten die höchste Häufigkeit an Miraculin-Transkripten aufwiesen, obwohl auch andere Gewebe wie Blätter, Wurzeln und Blüten nachweisbare Mengen der Zielsequenz aufwiesen.
Insgesamt werden diese Ergebnisse die Entdeckungsforschung für Wunderfrüchte und die eventuelle Züchtung dieser Art unterstützen.
Die Fortschritte in der Genomik von Wunderfrüchten und das Interesse an der Pflanzenzüchtung dieser Art sind ermutigend. Die Entwicklung von SNP-Markern wird vielen Studien dieser Art zugute kommen. Die in dieser Studie identifizierten einzigartigen SNP-Sets könnten zur Genotypisierung von Wunderfruchtsammlungen verwendet werden, die zuvor hinsichtlich Fruchtqualität und Ertrag charakterisiert wurden.
Dies würde dazu beitragen, frühere Herausforderungen zu lösen, die sich aus unbekannten Genetiken ergeben, die die Gruppierung von Morphotypen für die Datenanalyse erschweren. Die identifizierten SNPs könnten auch zur Erstellung kostengünstiger Genotypisierungstests für Diversitätssammlungen in Afrika verwendet werden. Darüber hinaus könnten in Exons lokalisierte SNPs biologische Auswirkungen haben, die es wert sind, in Zukunft weiter verfolgt zu werden.
Wunderfrüchte sind eine faszinierende Art, die vom Interesse der Forscher profitiert hat. Die im Rahmen dieser Studie durchgeführten genomischen Arbeiten werden künftigen Studien zur genetischen Verbesserung dieser Art zugute kommen. Zukünftige wirtschaftliche Chancen für Wunderfrüchte könnten von genetischen Fortschritten dieser Art abhängen.
Die Arbeit ist veröffentlicht im Zeitschrift der American Society for Horticultural Science.
Mehr Informationen:
Vincent Njung’e Michael et al, Miracle Fruit Pulp Transcriptomes Identify Genetic Variants in Support of Discovery Research and Breeding, Zeitschrift der American Society for Horticultural Science (2023). DOI: 10.21273/JASHS05312-23