Wissenschaftler identifizieren Gen, das für das Aroma von Olivenöl verantwortlich ist

Ein Team spanischer Forscher hat untersucht eines genetischen Schlüsselmerkmals des Olivenbaums und entwickelte einen Weg, um die Expression des damit verbundenen Gens mit relevanten Folgen für das Olivenölaroma zu manipulieren.

Die Entdeckung kann es Erzeugern ermöglichen, Sorten auszuwählen, um Olivenöle mit bestimmten Aromen herzustellen, oder Forschern, neue Sorten mit vorbestimmten Aromen zu züchten. Gentechnisch veränderte Oliven könnten ein fruchtigeres oder scharferes Aroma aufweisen.

"Pflanzen produzieren und emittieren eine große Vielfalt an flüchtigen organischen Verbindungen, die aus verschiedenen Geweben wie Blättern, Früchten, Blüten und Wurzeln freigesetzt werden“, schrieben die Forscher. ​"Aus chemischer Sicht sind diese flüchtigen Pflanzenstoffe organische lipophile Moleküle, die sich durch niedrige Siedepunkte und hohe Dampfdrücke bei Umgebungstemperatur auszeichnen.“

Flüchtige Verbindungen sind Moleküle, die, nachdem sie von ihrer Quelle freigesetzt wurden, die Geruchsrezeptoren erreichen und das Aroma erzeugen.

Das 13-HPL-Gen wird seit Jahrzehnten untersucht, da es eine entscheidende Rolle bei der Synthese der wichtigsten flüchtigen Verbindungen spielt, die das Aroma von nativen Olivenölen ausmachen.

"Erst vor ungefähr einem Jahrzehnt konnten wir das 13-HPL-Gen aus dem Olivenbaum isolieren und charakterisieren sowie die mutmaßliche [allgemein angenommene] Funktionalität des Proteins, das es codiert, dem 13-HPL-Enzym, demonstrieren. “, sagte Carlos Sanz, Leiter der Forschungsgruppe für Biochemie und Pflanzennahrungstechnologie am Institut für Fette des Spanischen Nationalen Forschungsrates Olive Oil Times.

Das 13-HPL ist ein Enzym, das die aliphatischen C6-Aldehyde Hexanal oder Hexenale mit sechs Kohlenstoffatomen aus mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit einer Hydroperoxidgruppe an Kohlenstoff 13 produziert.

Diese flüchtigen Aldehyde und ihre Alkohol- und Esterderivate sind Bestandteile des Aromas der Früchte verschiedener Pflanzenarten. In Oliven sind sie auch für den Geruch von geschnittenem Gras verantwortlich, der entsteht, wenn die Pflanzenblätter zerkleinert werden.

"Das 13-HPL ist ein Enzym, das Teil des Lipoxygenase-Weges ist, einem hoch konservierten biochemischen Weg in Pflanzen, der in verschiedenen Pflanzenorganen funktioniert“, sagte Sanz. ​"Wir haben in früheren Studien verifiziert, dass das Profil der flüchtigen Verbindungen, das nach dem Zerkleinern des Olivenblatts erhalten wird, im Wesentlichen das gleiche ist wie das, das nach dem Zerkleinern der Olivenfrucht erhalten wird, da in beiden Organen die Schädigung des Gewebes die Funktion des Lipoxygenase-Wegs auslöst und folglich die Synthese flüchtiger Verbindungen.“

"Dies ist im Wesentlichen der Ursprung des Aromas von nativem Olivenöl“, fügte er hinzu. ​"Dieses Aroma entsteht nur, wenn die Integrität der Olivenfrucht in der Mahlphase des Extraktionsprozesses für natives Olivenöl zerstört wird.“

Die Studie ergab auch, dass es in der Olive nur ein einziges 13-HPL-Gen gibt, im Gegensatz zu anderen Stoffwechselschritten bei der Synthese dieser flüchtigen Verbindungen, an denen eine beträchtliche Anzahl von Genen mit derselben Funktion beteiligt sein kann.

"Nun, nachdem das Gen identifiziert und charakterisiert war, bestand der nächste Schritt darin, seine Funktionalität zu bestimmen in vivo, das heißt, um zu überprüfen, ob dieses Gen in der Olive exprimiert wird, um 13-HPL zu produzieren, und ob dieses Enzym so funktioniert, wie es funktioniert in vitro“, sagte Sanz.

Um dies zu überprüfen, züchteten die Forscher zwei Gruppen von Olivenbäumen, eine, bei der das Gen zum Schweigen gebracht wurde, und die andere, bei der es auf das höchstmögliche Niveau amplifiziert wurde. Von dort aus analysierten die Wissenschaftler des Fat Institute und der Universität Malaga die dabei entstehenden flüchtigen Verbindungen.

Die Forscher fanden heraus, dass das Stummschalten des Gens unerwünschte Folgen hat.

"Die Modifikation der Expression des 13-HPL-Gens in Olivenbäumen führt nicht nur zu einer starken Abnahme der flüchtigen C6-Stoffe … sie verursacht auch weniger Pflanzenwachstum “, sagte Sanz. ​"Dies zeigt, dass die 13-HPL-Aktivität für das normale Wachstum und die normale Entwicklung der Olivenpflanze unerlässlich ist.“

Einer der Gründe dafür könnte die Rolle des 13-HPL-Gens bei der Eliminierung von Hydroperoxiden mehrfach ungesättigter Fettsäuren sein, die für die Pflanze giftig sind. Ein Überschuss an Hydroperoxid-Derivaten im Gewebe der Pflanze beeinträchtigt wahrscheinlich ihr Wachstum.

"Andererseits dürfen wir nicht vergessen, dass der Lipoxygenase-Weg der Ursprung verschiedener physiologischer Regulatoren ist, sodass eine Erhöhung des Gehalts dieser Hydroperoxide zu einer Erhöhung der Konzentration und Aktivität einiger dieser Regulatoren mit der beobachteten phänotypischen Wirkung führen kann “, sagte Sanz.

Die Ergebnisse der Studie würden es den Forschern zufolge ermöglichen, Pflanzen mit veränderter Genexpression zu züchten. ​"Aber es würde nur die Eigenschaften des grünen Attributs des Aromas des Öls beeinflussen“, sagte Sanz.

Eine Erhöhung der Expression des Gens würde die grün-fruchtigen Attribute des Aromas verstärken. ​"Im Gegenteil, eine Kontrolle der Expression dieses Gens würde dazu führen, dass … die Öle grüne Aromen haben, aber mit einem weniger fruchtigen und scharferen Charakter, die von einigen Verbrauchergruppen geschätzt werden“, sagte er.

"Die Informationen, die wir erhalten haben, bestätigen den Verdacht, den wir über die Funktion des 13-HPL-Gens und -Enzyms und ihre Beteiligung an der Synthese der Hauptverbindungen hatten, die für das Aroma von nativem Olivenöl verantwortlich sind “, fügte Sanz hinzu.

"Obwohl es möglich wäre, transgene Linien zu erhalten, die eine modifizierte Expression dieses Gens tragen, würde dieses Wissen meiner Meinung nach hauptsächlich in Olivenzüchtungsprogrammen verwendet, um molekulare Marker für die markergestützte Auswahl neuer Olivensorten zu entwickeln, die produzieren Öle mit einem verbesserten Aroma“, schloss er.

• Pflanzenwissenschaften
• Spanischer Nationaler Forschungsrat