Химики и биологи из США проанализировали 179 образцов соков цитрусовых и на основе полученных данных определили, что за характерный запах апельсина отвечают 26 веществ — в основном сложные эфиры. Также с помощью анализа транскриптома некоторых сортов апельсина ученые обнаружили ответственный за синтез этих сложных эфиров фермент. Как пишут авторы статьи в Science Advances, им оказалась ранее неизвестная ацилтрансфераза CsAAT1.
Растущие апельсины (Citrus sinensis) часто страдают болезнью позеленения цитрусовых, которая приводит к образованию небольших плодов с толстой кожурой и горьким вкусом. При этом некоторые другие цитрусовые, в частности, понцирус трехлисточковый (Poncirus trifoliata), устойчивы к возбудителю этой болезни, но имеют совсем другой вкус. И чтобы вывести апельсины, устойчивые к позеленению, ученые скрещивают их с понцирусом. При этом часто удается избавиться от проблем с болезнью, но вкус плода становится горьким.
Чтобы эту проблему преодолеть, химики и биологи под руководством Энн Плотто (Anne Plotto) из Службы исследований сельского хозяйства США (USDA ARS) решили определить, какие вещества отличают вкус апельсинов от вкуса других цитрусовых. Для этого они собрали 179 образцов сока разных цитрусовых и попросили 12 участников исследования оценить их вкусовые характеристики. Также ученые проанализировали химический состав каждого из образцов сока с помощью хромато-масс-спектрометрии.
Далее исследователи протестировали несколько моделей машинного обучения на накопленных данных и выяснили, что лучше всего с предсказанием вкуса сока на основе химического состава справляется модель на основе метода случайного леса. С помощью нее химикам удалось найти 26 летучих органических веществ, ответственных за характерный вкус апельсинов. В этот список вошли восемь сложных эфиров, два алифатических спирта, два альдегида, один кетон, а также несколько терпенов и других соединений более сложного строения. Причем среди них семь сложных эфиров особенно благоприятно влияли на вкус сока.
Далее, с помощью анализа транскриптома нескольких сортов апельсина и анализа взвешенных сетей коэкспрессии генов биологи выяснили, что за синтез сложных эфиров отвечает ранее не описанная ацилтрансфераза CsAAT1. Это удалось подтвердить с помощью гиперэкспрессии гена, ответственного за синтез этого белка, в нескольких сортах мандарина и апельсина.
Таким образом, авторы статьи установили, что за отличие вкуса апельсина от вкуса других цитрусовых отвечают, в основном, сложны эфиры алифатических неразветвленных кислот — например, этиловый и метиловый эфиры капроновой кислоты. Также ученые идентифицировали фермент, нужный для синтеза этих соединений, и обнаружили, что при его недостаточной экспрессии, апельсиновый вкус плода теряется. Кроме того, биологи смогли разработать ДНК-маркер для поиска CsAAT1.
Чтобы вывести вкусные и устойчивые к болезням цитрусовые, ученые часто скрещивают их друг с другом. В нашем тесте вы можете узнать, какие цитрусовые нужно скрестить, чтобы получить грейпфрут или лимон.