Araştırmacılar, modern ticari domates çeşitlerine zengin lezzeti geri kazandıracak genetik araçları buldu.
Market domatesi ile evde yetiştirilen miras (heirloom) çeşitini karşılaştıran herkes muhtemelen farkı fark etmiştir.
Modern domatesler, verim, raf ömrü ve hastalıklara dayanıklılık gibi özellikler için lezzetten ödün verebiliyor. Ancak şimdi, University of Georgia bitki genetikçisi Esther van der Knaap’ın da dahil olduğu uluslararası bir araştırmacı ekibi, bu lezzetin domates evcilleşmesi ve ıslahı sırasında nasıl kaybedildiğine dair yeni ipuçları ortaya koydu ve ıslahçıların bunu geri getirmesine yardımcı olabilecek genetik araçları belirledi.
Domates lezzetinin kimyasının çözülmesi
Sonuçlar, birçok domates sevenin zaten tahmin ettiğini doğruluyor: Modern ıslah, domateslerin kimyasal yapısını, genel yemek kalitesini düşüren biçimlerde değiştirdi. Miras çeşitleriyle karşılaştırıldığında, modern domatesler genellikle daha düşük şeker-asit oranları, daha az istenir lezzet bileşeni ve daha az olumlu tat ve kokuyla ilişkilendirilen bazı uçucu bileşenlerin daha yüksek seviyeleri içerir.
Domatesler renk, şekil ve boyutta oldukça değişkendir ve lezzetleri de aynı kadar karmaşıktır. Şekerler ve organik asitler, tatlılık ve genel lezzet algımızı şekillendiren uçucu bileşenler (VOC) adı verilen çok az miktarda koku üretici bileşenle birleşir.
“İnsanlar için lezzetli olabilen şey, yakın akrabalarında geçerli olmayabilir,” diyor van der Knaap, Tarım ve Çevre Bilimleri Fakültesi Bahçecilik Bölümü ve UGA Bitki ıslahı, Genetiği ve Genom Enstitüsü’nde profesör.
“Yakın akrabaları için meyve kokusu, tohum yayıcuları çekmekle ilgilidir; küçük hayvanlar ve kuşlar gibi. İnsanlar için ise belirli bir tohum yayıcısı koku bileşeni, domatesin lezzetine ters düşebilir.”
Lezzet çoğu zaman kalitenin bir yönü olarak düşünülse de, şekerler, organik asitler ve uçucu organik bileşenler (VOC) arasındaki karmaşık etkileşimden kaynaklanır. Bu koku bileşenleri çok az miktarda bulunur ancak tüketicilerin tatlılık ve genel lezzet yoğunluğunu nasıl algıladığını güçlü biçimde etkiler.
Lezzetle ilgili özelliklerin zamanla nasıl değiştiğini daha iyi anlamak için araştırmacılar, lezzet kimyasını belirli genetik bölgelerle ilişkilendiren genom çapında bir ilişkilendirme çalışması yürüttü. Analizleri, şekerler, asitler ve lezzet bileşenleriyle ilişkili 337 anlamlı genetik ilişkilendirmesi belirledi; bunlar daha önce bilinen genleri ve birkaç yeni adayı içeriyordu.
İyi lezzet geninin ortaya çıkarılması
Anlamlı bulgulardan biri, tomates lezzetine taze, yeşil ve meyveli notlar katan bileşenlerin üretiminde önemli bir rol oynayan, henüz karakterize edilmemiş Sl-LIP100 adlı bir gen. Bu gen, insan tat paneli testlerine dayanarak arzu edilen bir işlev görüyor.
Faydalı alel—genin bir versiyonu—ilk olarak Ecuador’da ortaya çıktı ve en eski kültüre alınmış domateslerde yaygınlaştı. Ancak yetiştiriciler, hastalığa direnç ve verim gibi diğer özellikleri seçerken bu faydalı aleli kısmen kaybetti. Sonuç olarak, modern domates çeşitleri genellikle miras kalan ve yerel koşullara uyum sağlamış geleneksel çeşitlerde bulunan lezzetlerin bir kısmını içermez.
Araştırmacılar, genin bir lipaz olarak davrandığını, yağların daha sonra lezzetle ilgili uçucu bileşenlere dönüştürülmesine yardımcı olan bir enzim olduğunu buldu.
Ecuador’da ortaya çıkan faydalı alel, daha yüksek aktiviteye sahip bir enzim üretiyor ve uçucu üretimi artırıyor. Enzim testleri ve gen düzenleme deneyleri yoluyla, genin değiştirilmesinin domateslerdeki lezzet bileşeni üretimini belirgin şekilde değiştirdiğini gösterdiler.
Bu, bu yeni tanımlanan lipazı dolaylı olarak değil, doğrudan domates meyvesindeki önemli lezzet bileşenleriyle ilişkilendiren ilk çalışmalarından biri, açıklıyor van der Knaap.
“Lezzet son derece karmaşık. Bu gen, Sl-LIP100, sadece büyük bir bulmacanın bir parçası,” diyor. “Ancak keşfi, bu genin doğru versiyonunu laboratuvarlarda aroma profillerini test etmek zorunda kalmadan yetiştiricilik programlarında seçmeyi mümkün kıldı. Ayrıca bulgular, enzimin tek bir amino asid değiştirilmesine dayalı değişiklikle nasıl daha yüksek işlev kazandığını gösteriyor.”
Araştırmacılar, ayrıca genin farklı versiyonlarının, ürün vahşi kökenlerinden Güney Amerika üzerinden Orta Amerika’daki evcilleştirme süreci ve sonrasında yayılırken nasıl yayıldığını da izledi. Daha yüksek düzeyde istenilen aroma bileşenleriyle ilişkilendirilen bir alelin, erken evcilleştirme döneminde giderek daha yaygın hale geldiğini, ancak bazı modern ıslah programlarında azaldığını tespit ettiler.
Bireysel genleri belirlemenin ötesinde, araştırma domates aromasının evrimine dair o ana kadar elde edilen en kapsamlı görünümlerden birini sunuyor. Latin Amerika’dan geniş bir domates yelpazesini, önceki genetik çalışmalar nadiren dahil edilen çeşitleri ve vahşi akrabalarını çalışan araştırmacılar, ürünün genetik çeşitliliğinin daha fazlasını yakaladılar. Bu daha geniş çeşitlilik, onlara aromayla ilişkilendirilen ve daha önce bilinmeyen domates genomu bölgelerini belirlemelerine yardımcı oldu ve ıslahçılara daha lezzetli domatesler geliştirmek için yeni genetik kaynaklar sağladı.
Genetik çeşitliliği korumak, ürünlerimizin uzun vadeli hayatta kalmasını ve uyum sağlamasını güvence altına almak için esastır. Genetik çeşitlilik, hastalık ve kuraklığa dayanıklılıktan aromaya ve diğer kalite özelliklerine kadar uzanan özelliklerle ürünleri iyileştirir.
Özelliklerin genetik yapısının karakterizasyonu, ıslah ve ürün iyileştirmesi için net yol haritaları sunar,” diyor van der Knaap.
Meyve verimi ile aroma arasında denge kurmak
Bulgular, ıslahçilerin karşılaştığı uzun süredir devam eden bir zorluğu öne çıkarıyor: verimlilik ile tüketici tercihleri arasında denge kurmak. Daha büyük meyveler, daha yüksek verim ve iyileştirilmiş hastalık dayanıklılığı için yıllarca süren seçimler, yetiştiriciler ve tedarik zincirleri için önemli yararlar sağladı. Ancak aynı ıslah öncelikleri, sıklıkla domateslerin karakteristik aromasının ardındaki kimyayı değiştirdi.
Yeni belirlenen genetik işaretler, ıslahçilere daha bilinçli seçimler yapmalarına yardımcı olabilir ve böylece diğer önemli özelliklerden ödün vermeden aromayı iyileştirebilirler. Marker destekli ıslah ve gen düzenlemesi gibi modern yaklaşımlar, favorable aroma alellerini yüksek performanslı ticari çeşitlerle birleştirmeyi mümkün kılabilir.
Ürün özelliklerinin genetik kontrolü ve domates iyileştirmesi üzerine çalışan van der Knaap için bu çalışma, aynı zamanda çeşitli bitki popülasyonlarının korunmasının ve incelenmesinin de değerini gösteriyor. Yabani akrabaları, miras kalan çeşitleri ve yarı evcilleştirilmiş domateler, ticari türlerin çoğundan kaybolmuş olan genetik çeşitliliği hâlâ taşıyor.
“Zor kısım genleri bulmak ve hangi alelin en iyi olduğunu öğrenmek,” diyor. “Bu çalışmada daha iyi aleli belirledik, ancak her zaman bu mümkün olmuyor. Bazen genin hangi versiyonunun daha iyi olduğunu bile bilmiyoruz.”
Araştırmacılar, bu atasal popülasyonların, modern domateler hakkında tüketici tarafından yapılan en yaygın şikayetlerden birini çözmeye yardımcı olabilecek önemli bir özellik havuzu temsil ettiğini sonuçlandırıyor. İstenilen tat ve koku özelliklerinden sorumlu genleri ve alelleri belirleyerek, yetiştiriciler hem üreticileri hem de tüketicileri memnun eden gelecek çeşitleri geliştirmeye daha iyi hazır hale gelebilir.
Bu çalışma, ABD Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklendi.
Kaynak: Georgia Üniversitesi
