Біологи з США і Китаю з'ясували, з чим пов'язана втрата смаку у помідорів, що зберігаються в холодильнику. Вчені пов'язали це явище зі змінами в експресії факторів дозрівання та епігенетичними змінами в ДНК, а також вибудували молекулярний механізм, що стоїть за цим. Значні зміни настають після тижня зберігання в охолодженому нижче п'яти градусів Цельсія стані. За словами авторів, робота може допомогти вивести нові сорти, що не змінюють свого аромату при тривалому зберіганні. Дослідження опубліковано в журналі.
Багато власників магазинів і споживачів зберігають фрукти і овочі при низьких температурах - в холодильниках. У разі помідорів (), однак, це веде до погіршення їхніх гастрономічних якостей. В першу чергу це позначається на їх смаку - зміни виникають вже при температурах нижче 12 градусів Цельсія. Недавні дослідження показали, що ключовою в цьому процесі є зміна експресії ряду генів. Однак деталі молекулярних механізмів, що лежать за втратою смаку, залишаються невідомі.
Нова робота заповнює цей пробіл. Біологи вирощували помідори в теплицях і, після дозрівання, поміщали їх у холодильник на один, три або сім днів при п'яти градусах Цельсія. Потім плоди знову зігрівали до кімнатної температури і витримували в такому стані від одного до трьох днів. На кожному етапі експерименту вчені аналізували кількість пахучих речовин у помідорах, а також проводили дослідження транскриптому рослин - сукупності всіх РНК, що синтезуються в клітинах організму.
Смак помідорів визначається трьома основними групами речовин: вуглеводами (цукрами), кислотами і летючими речовинами. Вчені відзначили, що охолодження практично не впливає на кількість вуглеводів і органічних кислот, що виділяються плодами в атмосферу. Разом з тим, кількість летючих речовин після тривалого (сім днів) охолодження змінювалася значно. З даних, отриманих авторами, видно, що відразу після зберігання кількість летючих речовин зменшувалася в кілька разів порівняно з днем дозрівання. Особливо автори зазначають, що охолодження зменшує швидкість синтезу етилену в помідорах. Ця речовина є гормоном рослин і запускає дозрівання і синтез пахучих речовин. Сам по собі етилен не має смаку і запаху плодів. Витримування помідорів при кімнатній температурі частково відновлювало смак, але цей параметр як і раніше був меншим, ніж у день дозрівання.
Одночасно зі зниженням концентрації летючих речовин автори виявили збільшення ступеня метилювання ДНК. Цей механізм дозволяє «відключати» певні гени за допомогою приєднання до них невеликої групи атомів - метильної групи. Для визначення ступеня метиліювання використовується бісульфітне секвенування.
Так, серед іншого, вчені виявили серйозну зміну ступеня метилування в ділянках промоторів генів факторів дозрівання. Це говорить про те, що ці фактори перестають працювати і процеси дозрівання зупиняються. Ці епігенетичні зміни, тим не менш, обратими. Вже через добу після зберігання при кімнатній температурі ступінь метилування повертається до свого стану в день дозрівання. Біологи зауважують, що дослідження не дозволяє однозначно відповісти на питання, чи є метилювання причиною або наслідком уповільнення експресії генів.
Спільний аналіз дозволяє пояснити деякі спостережувані закономірності. Наприклад, ряд летючих речовин після охолодження, навпаки, починає вироблятися плодами у великих кількостях. Це гераніаль - низькомолекулярна речовина терпенового ряду - і метилгептенон. Вчені вважають, що це пов'язано в першу чергу з активними формами кисню, що взаємодіють з каротинами плоду. Гени, що відповідають синтезу ферментів, які необхідні для інших шляхів синтезу гераніалю, при охолодженні «відключаються».
Одна з майбутніх цілей дослідників - визначити, чи такі зміни є універсальними для багатьох рослин, або ж вони унікальні для томатів. Крім того, вчені шукають спосіб вивести сорт помідорів, які не втрачали б свого аромату при охолодженні.
Багато сучасних сорти помідорів, як з'ясувала в 2012 році інша група біологів, несуть в собі мутацію, що погіршує їх смакові якості. Ця мутація дозволяє плодам дозрівати рівномірно, що дозволяє фермерам легко визначати момент збору. Разом з тим, ця ж мутація зменшує кількість хлоропластів у незрілих помідорах, що призводить до зменшення концентрації цукрів у плодах. Через це смак сучасних помідорів здається водянистим.