Warum Brokkoli und Kohl so bitter sind

Warum Brokkoli und Kohl so bitter sind

Forscher haben die Kristallstruktur eines Schlüsselproteins kartiert, das die Metaboliten für den bitteren Geschmack verantwortlich macht Brassica Gemüse wie Senf, Brokkolis und Kohl.

Gemüse der Gattung Brassica teilen einen ausgeprägten und bitteren Geschmack. Einige betrachten den Geschmack von Kreuzblütlern als ihr stärkstes Attribut. Aber auch in Indien und China, wo diese „Brassicas“ seit mehr als 4,000-Jahren angebaut werden, haben Wissenschaftler versucht, die chemischen Verbindungen, die für ihren scharfen Geschmack verantwortlich sind, zu entschärfen. Es stellt sich heraus, dass die gleichen Verbindungen, die sie bitter machen, sie in einigen Mengen auch giftig machen.

Die neue Studie ist die erste Momentaufnahme, wie sich das Protein entwickelte und in dieser landwirtschaftlich bedeutsamen Pflanzengruppe so unterschiedliche Nebenprodukte hervorbrachte. Die Ergebnisse könnten zusammen mit laufenden Züchtungsstrategien zur Manipulation von Kulturpflanzen verwendet werden, um Nährwert- und Geschmacksvorteile zu erzielen.

Brassicas wehren sich

„Alle Kohlsorten - sei es indischer Senf, ArabidopsisOb Brokkoli oder Rosenkohl - sie alle bilden diese scharfen, schwefelriechenden Verbindungen, die Glucosinolate “, sagt Joseph Jez, Professor für Biologie an der Washington University in St. Louis. Die Verbindungen sind seit langem als natürliche Abwehr gegen Schädlinge anerkannt.

"Pflanzen müssen sich wehren", sagt Jez. "Sie können eigentlich nichts machen, aber sie können Sachen machen."

"Es gibt unterschiedliche Profile von Glucosinolaten in verschiedenen Pflanzen", sagt er. „Die Frage war schon immer, ob man ihre Muster ändern kann, um etwas Neues zu machen. Wenn Insekten Ihre Pflanzen fressen, könnten Sie dann das Profil ändern und etwas bekommen, das den Ernteverlust verhindern könnte? “

Es gibt jedoch eine gewaltige Anzahl von Glucosinolaten: Fast 130-verschiedene Arten, die innerhalb der Gattung erkannt werden Brassica. Jede Pflanzenart innerhalb der Gattung bildet eine „Sammlung“ verschiedener Arten von Glucosinolaten - eine eigene Geschmacksmischung -, die alle Sekundärmetaboliten eines bestimmten Proteins sind.

Forscher wissen seit Jahrzehnten um die zentrale Rolle dieses Proteins. Vor dieser Studie war es jedoch noch niemandem gelungen, die Röntgenkristallographie zu vervollständigen, um sie detailliert abzubilden.

Schmackhaftere Pflanzen?

Die neue Arbeit, die von Roshan Kumar, einem Postdoktoranden im Jez-Labor, geleitet wird, nutzt Genetik, Biochemie und Strukturbiologie, um die molekularen Grundlagen für die Entwicklung und Diversifizierung von Glucosinolaten zu entschlüsseln.

"Glucosinolate werden von Aminosäuren abgeleitet", sagt Kumar. „Die Verlängerung von Genen ist einer der wichtigen Schritte, der die größte Vielfalt der Glucosinolatprofile in allen Bereichen ermöglicht brassicas. Es entscheidet, welche Art von Glucosinolaten (die Pflanze) sich bilden wird. “

Die in der neuen Studie gewonnenen Erkenntnisse sind ein wichtiger Schritt zur Herstellung eines milderen Senfs oder eines bitterfreien Brokkolis.

Aber hilft es uns, unser Grün zu essen?

Könnte sein. Die meisten Forscher interessieren sich für das Potenzial zur Modifizierung von Glucosinolaten in Samen, nicht in Stängeln oder Blattteilen von Brassica Pflanzen, sagt Kumar.

Die wichtigste Ölsaatenernte Brassica juncea und verwandte Rapssamen werden zur Herstellung von Speiseöl in gemäßigten und subtropischen Gebieten der Welt verwendet. Pflanzenzüchter haben versucht, den Gehalt an Glucosinolaten in diesen Kulturen so anzupassen, dass die proteinreichen Reste des Saatkuchens als Nahrungsergänzungsmittel für Rinder und Geflügel verwendet werden können.

"Wenn Sie Glucosinolate aus der ganzen Pflanze reduzieren, wird es anfällig für Schädlinge und Krankheitserreger", sagt Kumar. „Deshalb ist ein intelligentes Engineering von Glucosinolaten erforderlich.“

Die Studie erscheint in der Zeitschrift Die Pflanzenzelle. Weitere Forscher des Nationalen Instituts für Pflanzengenomforschung in Neu-Delhi, Indien, und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena, Deutschland, leisten Beiträge zu dieser Arbeit.

Quelle: Washington Universität in St. Louis

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