Den Geschmack bekommt die Zitrone durch – no na – ihre Zitronensäure, die 75 bis 97 % der organischen Säuren in Zitronen ausmacht und sowohl für den Geschmack als auch für den Marktwert eine entscheidende Rolle spielt. Dieser hohe Säuregehalt ist nicht nur für den Geschmack wichtig, sondern auch für die Konservierung von Lebensmitteln, für die Verwendung von Zitronen in der Küche und für alle Bereiche von der Saftherstellung bis hin zu pharmazeutischen Anwendungen.
Aber der komplexe Prozess, wie Zitronen ihren Säuregehalt aufbauen, war bisher kaum bekannt – bis jetzt. Denn eine Studie chinesischer Forscher hat die genetische Maschinerie hinter der für Zitronen charakteristischen Säure aufgedeckt.
Die Studie befasste sich mit einer Zitronensorte namens "Xiangshui" aus Taiwan. Im Gegensatz zu typischen Zitronenbäumen, die nur saisonal Früchte tragen, blühen diese Bäume und tragen das ganze Jahr über Früchte.
Mithilfe fortschrittlicher DNA-Sequenzierungstechnologie haben die Wissenschaftler den kompletten genetischen Bauplan der Zitrone kartiert und dabei etwa 27.945 Gene identifiziert, die auf neun Chromosomen verteilt sind. Diese genetische Gebrauchsanweisung, das Genom, umfasst etwa 364,85 Millionen DNA-Bausteine. Durch eine sorgfältige Analyse stellten sie fest, dass sich diese Zitronen vor etwa 2,85 Millionen Jahren von ihrem nächsten Verwandten, der Zitronatzitrone, abzweigten. Diese evolutionäre Erkenntnis hilft zu erklären, wie Zitronen im Laufe der Zeit ihre einzigartigen Eigenschaften entwickelt haben.
Die Forscher fanden heraus, dass mit zunehmender Reife der Zitronen ein Schlüssel-Gen namens PEPCK, das zur Produktion von Zitronensäure beiträgt, aktiver wurde, was mit dem zunehmenden Säuregehalt der Frucht zusammenhängt. Sie entdeckten auch, dass ein anderer genetischer Prozess, die sogenannte RNA-gesteuerte DNA-Methylierung (RdDM), mit der Zeit aktiver wurde. Dieser Prozess scheint die chemischen Schalter in der DNA zu beeinflussen, die zur Kontrolle des Zitronensäuregehalts beitragen, obwohl er nicht der einzige Faktor ist, der den Säuregehalt steuert.
Die DNA-Methylierung ist ein biologischer Prozess, bei dem sich kleine chemische Markierungen an die DNA anlagern und die Nutzung der Gene beeinflussen. Diese Markierungen verändern nicht die DNA-Sequenz selbst, sondern wirken wie Dimmer, die die Genaktivität erhöhen oder verringern können.
Die Wissenschaftler entdeckten auch ein breiteres Netzwerk von Genen, die bei der Steuerung der Zitronensäureproduktion zusammenarbeiten. Dieses Netzwerk umfasst mehrere Hauptregulatoren, die bei Zitronen im Vergleich zu ihren weniger sauren Verwandten wie Süßorangen und Grapefruit eine deutlich höhere Aktivität aufweisen. Beim Vergleich des Säuregehalts verschiedener Zitrusfrüchte stellten sie fest, dass diese genetischen Unterschiede erklären, warum der Biss in eine Zitrone im Vergleich zu anderen Zitrusfrüchten ein so intensives saures Gefühl vermittelt.
Vor dieser Studie wussten die Wissenschaftler, dass Zitronensäure Zitronen ihren sauren Geschmack verleiht, aber sie verstanden nicht die genetischen Mechanismen, die ihre Produktion steuern. Jetzt wissen wir, dass bestimmte Gene, die von der DNA-Methylierung beeinflusst werden, diesen Prozess während der gesamten Entwicklung der Frucht steuern.
Dieses Wissen könnte zu effizienteren Züchtungsprogrammen für Landwirte und Agrarunternehmen führen, die neue Zitrussorten mit maßgeschneidertem Säuregehalt entwickeln. Zu diesen Sorten könnten super-saure Zitronen für die industrielle Nutzung, mildere für den Frischverzehr oder Früchte mit spezifischen Säureprofilen für bestimmte kulinarische Anwendungen gehören.
