Een internationale onderzoeksgroep van het Institute of Molecular and Cellular Biology of Plants (IBMCP), een gezamenlijk centrum van de Universitat Politècnica de València (UPV) en de Spaanse Nationale Onderzoeksraad (CSIC), heeft ontdekt dat een genetisch mechanisme, CHLORAD genaamd, dat betrokken is bij de veroudering van plantenbladeren, ook een beslissende rol speelt in het rijpingsproces van tomaten. Zo worden tomaten met een geactiveerd CHLORAD-systeem sneller rood en hopen ze meer lycopeen op, een stof die gunstig is voor de gezondheid. De resultaten, die zijn gepubliceerd in het laatste nummer van het tijdschrift Natuur Planten, zal leiden tot tomaten van betere kwaliteit.

Het rijpen van de meeste vlezige vruchten geeft ze aantrekkelijke kleuren en geuren, wat een truc van de plant is om zijn zaden wijder te verspreiden en nieuwe territoria te koloniseren. Bij tomaten verandert de rijping van kleur van groen naar oranje en rood. Het groen is te danken aan de aanwezigheid van chlorofyl (het fotosynthesepigment) in de chloroplasten van de onrijpe vruchten. Wanneer ze rijpen, verliezen de chloroplasten (de organen die verantwoordelijk zijn voor fotosynthese) dat chlorofyl en produceren ze grote hoeveelheden andere pigmenten, carotenoïden genaamd.

Tomatencarotenoïden zijn oranje (vanwege beta-caroteen) en rood (vanwege lycopeen), waardoor de vrucht van kleur verandert als hij rijp is. Daarnaast vormen deze carotenoïden aroma's die bijdragen aan de karakteristieke geur van rijpe tomaten. Om dit allemaal te laten gebeuren, moeten de chloroplasten worden getransformeerd in een nieuw type carotenoïde opslagcompartiment, een chromoplast genaamd.

Tot voor kort was niet bekend hoe de tomatenplant de omzetting van chloroplasten in chromoplasten regelt. Nu heeft een onderzoeksgroep van de Universiteit van Oxford (VK) in samenwerking met het Valencian Institute of Molecular and Cell Biology of Plants (IBMCP) een deel van dit mysterie ontrafeld, in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Planten.

De sleutel tot dit werk komt van Arabidopsis, een plant die als studiemodel wordt gebruikt en die niet op natuurlijke wijze chromoplasten ontwikkelt, maar zijn chloroplasten transformeert tijdens een proces - bekend als bladveroudering - waarbij de bladeren verouderen, hun chlorofyl verliezen en stoppen met fotosynthese. Tijdens dit proces verwijdert een moleculair mechanisme genaamd CHLORAD complexen in de buitenste laag van chloroplasten die eiwitten importeren die nodig zijn voor fotosynthese.

Tomaten die eerder rood worden

Onderzoekers hebben ontdekt dat het CHLORAD-systeem ook werkt tijdens het rijpen van tomaten. Wanneer geactiveerd, voorkomt het de invoer van fotosynthetische eiwitten, maar bevordert het de opname van andere eiwitten die nodig zijn voor de productie en opslag van carotenoïden tijdens de transformatie van chloroplasten in chromoplasten. Fruit met een geactiveerd CHLORAD-systeem wordt dus eerder rood en accumuleert meer van het gezondheidsbevorderende carotenoïde lycopeen, terwijl fruit met een gebrekkig CHLORAD-systeem er langer over doet om te rijpen.

"Naast een beter begrip van hoe chloroplasten worden omgezet in chromoplasten, weten we nu dat dit proces niet alleen de pigmentatie van fruit reguleert, maar ook invloed heeft op vele andere aspecten die verband houden met rijping die de stevigheid of het aroma van tomaten beïnvloeden", zegt Manuel Rodríguez Concepción, een CSIC-onderzoeker bij de IBMCP die deelneemt aan dit onderzoek. De uitdaging is nu om de verbanden tussen deze mechanismen te begrijpen om tomaten te produceren met een hogere commerciële en nutritionele kwaliteit zonder in te boeten aan hun karakteristieke kleur, aroma en smaak.

###