Navorsers het die kristalstruktuur van 'n belangrike proteïen gekarteer wat die metaboliete verantwoordelik maak vir die bittere smaak Brassica groente soos mosterd, broccolis en kool.
Groente in die genus Brassica deel 'n duidelike en bitter smaak. Sommige beskou die smaak van kruisagtige plante hul sterkste kenmerk. Maar selfs in Indië en China, waar hierdie "brassicas" vir meer as 4,000 jaar gekweek is, het wetenskaplikes probeer om die chemiese verbindings wat verantwoordelik is vir hul skerp geur, af te dwing. Dit blyk dat dieselfde verbindings wat bitter maak hulle ook op sommige vlakke giftig maak.
Die nuwe studie is die eerste momentopname van hoe die proteïen ontwikkel het en het soveel diverse byprodukte in hierdie landbou-belangrike plantegroei gekweek. Die resultate kan saam met voortdurende teeltstrategieë gebruik word om gewasplante te manipuleer vir voedings- en smaakvoordele.
Brassicas veg terug
"Al die brassicas-word dit Indiese mosterd, Arabidopsis, broccoli of spruitjies-hulle maak almal hierdie skerp, swael-ruikende verbindings, die glukosinolate, "sê Joseph Jez, professor in biologie aan die Washington-universiteit in St Louis. Die verbindings is lank reeds erken as 'n natuurlike verdediging teen plae.
"Plante moet terug baklei," sê Jez. "Hulle kan nie regtig iets doen nie, maar hulle kan dinge maak."
"Daar is verskillende profiele glukosinolate in verskillende plante," sê hy. "Die vraag was nog altyd as jy hul patrone kon verander om iets nuuts te maak. As insekte jou plante eet, kan jy die profiel verander en iets kry wat oesverlies kan voorkom? "
Maar daar is 'n skrikwekkende aantal glukosinolate: byna 130 verskillende soorte word binne die genus erken Brassica. Elke plantspesie in die genus maak 'n "versameling" van verskillende soorte glukosinolate - sy eie geurmengsel - wat almal sekondêre metaboliete van 'n spesifieke proteïen is.
Navorsers het al dekades oor die sentrale rol van hierdie proteïen geweet. Maar voor hierdie studie was niemand ooit in staat om die x-straalkristallografie te voltooi wat nodig was om dit in detail te beplan nie.
Die nuwe werk, onder leiding van Roshan Kumar, 'n postdoktorale genoot in die Jez-laboratorium, gebruik genetika, biochemie en strukturele biologie om die molekulêre basis vir die evolusie en diversifisering van glukosinolate te help ontrafel.
"Glucosinolates is afgelei van aminosure," sê Kumar. "Gene verlenging is een van die belangrike stappe wat die meeste van die diversiteit in die glukosinolaatprofiele oor al die brassica. Dit besluit watter tipe glukosinolate (die plant) gaan vorm. "
Die insig wat in die nuwe studie behaal is, is 'n belangrike stap in die rigting van 'n milder mosterd, of 'n bittervrye broccoli.
Maar sal dit ons help om ons groente te eet?
Kan wees. Meestal is navorsers geïnteresseerd in die potensiaal om glukosinolate in sade te verander, nie in die stamme of blare van Brassica plante, sê Kumar.
Die groot oliesade-oes Brassica juncea en verwante raapsaad word gebruik om kookolie in gematigde en subtropiese gebiede van die wêreld te maak. Planttelers het probeer om die vlakke van glukosinolate in hierdie gewasse aan te pas, sodat die proteïenryke saadkoekresterings as voeraanvulling vir beeste en pluimvee gebruik kan word.
"As jy glukosinolate van oral oor die plant afneem, word dit vatbaar vir plae en patogene," sê Kumar. "Daarom is daar 'n behoefte aan slimme ingenieurswese van glukosinolate."
Die studie verskyn in die joernaal Die Plantsel. Bykomende navorsers wat bydra tot die werk, is van die Nasionale Instituut vir Plantgenoomnavorsing in Nieu-Delhi, Indië en die Max Planck-instituut vir Chemiese Ekologie in Jena, Duitsland.