26.05.2011

Waardoor appels rood worden

Een 'meestergen' coördineert de productie van de rode kleurstoffen in de schil van de vruchten.

"Waarom hebben sommige appels rode konen en andere niet?" vroegen Australische onderzoekers zich af. Om een antwoord op deze vraag te vinden, namen ze verschillende soorten appels onder de loep. Het antwoord vonden ze in het erfgoed van de vruchten: verantwoordelijk voor de appetijtelijke rode kleur is een meestergen dat de kleurstofproductie controleert. Rode appelsoorten bezitten een zeer effectieve variant van dit gen, terwijl groene en gele soorten het moeten doen met een minder dominante vorm.

Rood maakt appels appetijtelijker. Hoe de roodkleuring tot stand komt, begrijpen wetenschappers steeds beter. Foto: PhotoCase.com

De rode kleurstoffen die bijvoorbeeld gala- en braeburnappels zo mooi rood maken, zijn voor de onderzoekers oude bekenden. Het gaat hierbij om stoffen die luisteren naar de naam anthocyanen en ook bramen, druiven, aubergines en vele bloemen – bijvoorbeeld rozen – hun donkerrode tot violette kleur geven. In de natuur zijn deze kleuren niet alleen bepalend voor het uiterlijk, maar lokken ze ook dieren aan die ervoor zorgen dat de zaden van de planten worden verspreid. Tegelijkertijd beschermen ze vruchten en bloemen tegen aanvallen van agressieve vrije radicalen – een eigenschap waarvan ook de mens na het eten van rode vruchten profiteert en die bijvoorbeeld verantwoordelijk is voor de positieve invloed van rode wijn op de gezondheid.

Er is echter wel een probleem: de productie van deze kleurstoffen is voor de planten uiterst gecompliceerd. Zo is het absoluut noodzakelijk dat er heel veel eiwitten op de juiste tijd op de juiste plaats zijn en goed met elkaar samenwerken. En een voorwaarde hiervoor is weer dat de voor deze eiwitten verantwoordelijke genen op tijd aan het werk worden gezet – een taak die over het algemeen wordt uitgevoerd door een soort 'meestergen'.

Omdat de voor de roodproductie bij appels verantwoordelijke gencoördinator zich tot nu toe evenwel niet heeft gemanifesteerd, gingen de Australiërs hier nu gericht naar op zoek. Daarvoor onderzochten ze eerst welke genen bij rode appels actiever waren dan bij gele en groene soorten zoals golden delicious en granny smith. Ze stuitten daarbij direct op een veelbelovende kandidaat: een gen uit een familie met de naam MYB was in rode appels afhankelijk van de soort vijftien tot vijftig keer zo actief als in de bleke varianten.

Het volgende onderzoek bevestigde de wetenschappers al dat dit gen inderdaad belangrijk was voor de kleurstofproductie. Toen ze een paar jonge appels tijdens het rijpen met behulp van plastic zakjes beschermden tegen de zon, bleven deze appels bleek – en het MYB-gen relatief lui. Maar direct nadat de zakjes waren verwijderd, werd de mogelijke coördinator plotseling overactief: een dag later verzette dit gen al 20 keer zoveel werk als daarvoor en na zes dagen was de activiteit zelfs nog eens 25 keer zo groot geworden. Tegelijkertijd werden de appels rood, zoals de onderzoekers waarnamen.

Zo wisten ze zeker dat de MYB-vertegenwoordiger inderdaad de gezochte bevelhebber was. Zijn werking stellen de onderzoekers zich als volgt voor: normaal gesproken zit de meester een beetje te suffen, terwijl de werklui, d.w.z. de voor de kleurstofproductie verantwoordelijke genen, op hun plaatsen zitten en met elkaar praten. Maar zodra de zon op een appel begint te schijnen, wordt de meester wakker en zet hij zijn ondergeschikten aan het werk – met het gevolg dat op de plekken die door de zon worden beschenen, rode kleurstoffen worden geproduceerd.

Maar wat speelt zich dan af in de gele en groene appels? Ook daarvoor hebben de onderzoekers een verklaring gevonden: in deze vruchten heeft het MYB-gen het weliswaar eveneens voor het zeggen, maar is dit eerder lui van aard en blijft het ook in het felle zonlicht in een soort halfslaap. De werklui buiten deze situatie natuurlijk uit en denken er niet over om rode anthocyanen te produceren.

De onderzoekers zijn er buitengewoon enthousiast over dat ze de controle-instantie eindelijk kennen. Uiteindelijk weten ze nu wie je voor een beter resultaat tot spoed moet manen. Daardoor is het mogelijk appels met volkomen nieuwe en interessante kleurvarianten te telen, zo is hun visie. Maar eerst willen ze enkele bleke appelsoorten een nieuwe meester geven en deze daarmee helpen aan rozige konen – een ingreep die de vruchten in ieder geval voor de mens aantrekkelijker maakt.

Abstract: intl.plantphysiol.org/cgi/content/abstract/142/3/1216