Spicy Tomato: Braziliaanse wetenschappers zijn genetisch gemodificeerd voor hitte

Tussen pittig arrabbiata saus en warme rode curries, zou je het moeilijk vinden om een ​​tomatengerecht te vinden dat niet lekkerder is gemaakt met een beetje warmte. De klassieke combo omvat normaal gesproken het gooien van een paar pepers met enkele biefstukken of pruimen, maar dat zou kunnen veranderen als een project van een team van Braziliaanse wetenschappers het groene licht krijgt. Zoals ze in een opinieartikel betogen in Trends in plantwetenschap op maandag is de tijd rijp voor een genetisch gemanipuleerde pittige tomaat.

Met het papier kondigt het team de intentie aan om er een te maken, maar het serveren van gloeiend hete gerechten is niet het hoofddoel. Capsaïcinoïden, de pittige verbindingen in paprika's, zijn qua voedingswaarde waardevol en nuttig voor industrieën zoals geneesmiddelen en wapens, maar paprika's zijn notoir moeilijk op grote schaal te cultiveren. Tomaten zijn ondertussen een betrouwbare oogst. Het combineren van deze twee zou een industrieel bruikbare plant kunnen opleveren - en licht werpen op een slecht begrepen aspect van de hete peperbiologie.

"We dachten dat het leuk zou zijn als we ze konden samenvoegen in één enkele onderzoekslijn", vertelt senior auteur Agustín Zsögön, Ph.D., een plantenfysioloog van de Federale Universiteit van Viçosa in Brazilië, omgekeerde.

Tomaten en capsaicin-bevattende pepers, beide onderdeel van de Solanaceae-familie, deelden een evolutionaire voorouder tot ongeveer 19 miljoen jaar geleden. De splitsing creëerde de zoete taarten die we vandaag kennen, evenals hun pittige neven, de chilipepers, die capsaïcinoïden ontwikkelden om roofdieren te straffen. Tomaten dragen eigenlijk nog steeds de genen die de capsaïcinoïden produceren in chilipepers, alleen zijn ze slapend. Maar omdat we nu nauwkeurige hulpmiddelen voor het bewerken van genen hebben, zoals CRISPR-Cas9, betoogt het team dat die genen niet hoeven te zwijgen.

Als wetenschappers een betrouwbaar groeiende tomatenplant kunnen bouwen die veel capsaïcinoïden produceert, zou het waardevol zijn, zowel in de keuken als daarbuiten. Spaanse peper fruit, noteren de auteurs, hebben hoge niveaus van vitamine A en C, en de capsaicinoïde moleculen hebben ontstekingsremmende, antioxiderende, antitumor- en afslankeigenschappen. Pure capsaïcine wordt ook gebruikt in peperspray.

Zsögön en zijn collega's, wier interesse in tomaten en paprika's voortkomt uit het feit dat ze traditionele Zuid-Amerikaanse gewassen zijn, publiceerden onlangs een paper in Natuurbiotechnologie laten zien hoe je een wilde tomaat "domesticeert" met alleen het bewerken van genen. Terwijl de grote, rode, voedselrijke tomaten van vandaag het resultaat zijn van vele generaties van selectief fokken, wisten Zsögön en zijn team genoeg over het tomatengenoom dat ze CRISPR-Cas9 gebruikten om hetzelfde effect in één stap op te leveren. Via hun missie om een ​​pittige tomaat te maken, hopen ze de Spaanse peper genoom, waardoor wetenschappers beter begrijpen hoe chili pepers hun warmte krijgen.

"Capsaïcinoïde biosynthese is een vrij complexe weg en wordt niet voldoende begrepen," legt Zsögön uit. "Gedurende vele jaren was de heilige graal het enzym dat de laatste biochemische stap van het pad reguleerde, capsaicinesynthase genaamd. Na veel inspanning werd uiteindelijk het gen dat codeert voor dit enzym geïdentificeerd. Variatie in de volgorde van dit gen is de reden voor de variatie tussen warme en niet-scherpsmakende pepers."

Met dit nieuwe project hopen Zsögön en zijn team in te vullen wat wetenschappers nog steeds niet weten over de productie van capsaïcinoïden. "We kunnen bijvoorbeeld nog steeds niet verklaren waarom sommige paprikarassen heter zijn dan andere", zegt hij.

Als het team met succes een pittige tomaat ontwikkelt, schrijven de auteurs van de studie, zou dit een "belangrijk proof-of-concept zijn dat in de toekomst zou kunnen worden uitgebreid tot de productie van andere waardevolle metabolieten in tomaat." Met andere woorden, tomaten zouden kunnen bewijzen om een ​​belangrijk vehikel te zijn voor andere verbindingen, zoals bixin (een roodachtige chemische stof die in cosmetica wordt gebruikt) en beta-caroteen, een belangrijke antioxidant.

Het zou natuurlijk ook een welkome aanvulling zijn op veel keukens. "Ik zou waarschijnlijk het gebruiken om hete guacamole te maken," zegt Zsögön. "Ik hou van Mexicaans eten."