ФОРУМ ВИНОГРАД

Многие потребители в последнее время все чаще жалуются, что помидоры стали безвкусными. Вкус любого продукта — это сочетание собственно его вкуса и запаха. У помидора сахара и кислоты активируют вкусовые рецепторы, а летучие вещества — обонятельные.

Чтобы выяснить, действительно ли помидоры потеряли во вкусовых качествах, генетики сначала секвенировали геном 398 сортов современных, более старых и диких сортов помидоров двух видов: Solanum lycopersicum и ближайшего родственника S. pimpinellifolium.

Затем людям из специальной фокус-группы дали попробовать различные сорта томатов, чтобы выяснить, какие химические соединения коррелировали с вкусовыми и обонятельными ощущениями людей. В итоге было выявлено 27 таких веществ. Среди них — геранилацетат, 6-метил-5-гептен-2-он и гваякол. Их определили на хроматографе и направили на полногеномный поиск ассоциаций, чтобы обнаружить аллели генов в ДНК помидоров, которые и отвечают за наличие всех 27 веществ в исследуемом сорте. В итоге ученые определили гены, которые больше всего коррелируют с концентрацией пахучих и вкусовых веществ.

Выяснилось, что вкус плода сильно зависит от наличия в нем сахаров — глюкозы и фруктозы. Причем чем больше сахаров, тем плод в среднем мельче, и наоборот. За концентрацию сахаров отвечают два гена. Один из их аллелей в прошлом приводил к появлению более мелких, но и более насыщенных сахарами плодов, в то время как в современных сортах содержится уже другой аллель, из-за которого плоды стали более крупными, но и менее насыщенными сахарами. Генетики пришли к выводу, что агрономы специально отбирали сорта, которые давали более крупные плоды, в результате гены, которые отвечали за вкусовую насыщенность, оказались отбракованными.

Также выяснилось, что во многих современных сортах томатов присутствует белок, с которым связана выработка двух веществ — метилсалицилата и гвайякола. Они пахнут «медицинским запахом», и потребители считают их неприятными.

В целом генетики пришли к выводу, что исчезновение из помидоров приятно пахнущих веществ связано именно с селекцией. Селекционеры выбирают сорта помидоров, основываясь на величине плодов, равномерности созревания и способности долго храниться. Концентрация же ароматных летучих веществ в помидорах крайне мала, и выявлять ее специально трудно и дорого, поэтому селекционеры на нее обычно не обращают внимания. В итоге аллели генов, ответственные за выработку ароматных летучих веществ, сахаров и каротиноидов — всего, что придает вкус и запах, — постепенно исчезают из популяций томатов, отчего они становятся более водянистыми и безвкусными.

Тем не менее ученые считают, что вкус и аромат вполне можно вернуть, вводя в геном необходимые аллели генов или удаляя из него те, что отвечают за неприятные запахи. Таким образом можно вновь получить ароматные ГМО-томаты.

Генетики к тому же уже определили локусы, ответственные за увеличения содержания сахаров. Например, возвращение в геном томатов альтернативного аллеля гена Lin5 должно увеличить содержание сахаров в плодах. Это, скорее всего, снова приведет к уменьшению размера плодов, но, как показывают исследования потребительского рынка, потребителям и не нужны гигантские плоды. Они готовы довольствоваться маленькими, но вкусными и ароматными помидорами.

Исследование опубликовано в журнале Science.

Ранее генетикам уже удалось выяснить, какой генетический механизм лежит в основе появления гигантских помидоров.

Помидоры попали в Европу из Южной Америки около 500 лет назад, и те томаты, которые выращиваются сейчас, по сравнению с дикими сортами, огромны. Плоды, как и другие части растения, образуются из особой ткани — меристемы. Меристема состоит из клеток, которые могут активно делиться и превращаться в клетки других тканей.

Влияние размеров меристемы на образование цветов и плодов относительно мало изучено, хотя «у кукурузы, например, разница в размерах меристем влияет на количество зерен на початках», — пишут в своей статье Закари Липпман (Zachary Lippman) из лаборатории в Колд Спринг Харбор (США) и его коллеги.

Авторы статьи исследовали два сорта помидоров с особенно крупными плодами. Они обнаружили, что процесс деления клеток меристемы контролируют два гена, один из которых необходим для стимуляции роста клеток, другой — для контроля их деления. Появление у помидоров крупных плодов связано с мутациями второго гена. Молекула белка, за производство которого отвечает этот ген, для «правильной» работы должна иметь в своем составе три углеводных фрагмента. Если их число уменьшить, размер плодов увеличится.

Поскольку этот генетический механизм есть не только в помидорах, но и в большинстве растений, ученые полагают, что таким образом можно выращивать плоды нужных размеров самых разных сельскохозяйственных культур.