Το κόκκινο χρώμα στα μαρούλια προέρχεται από τις ανθοκυανίνες, μια ομάδα χρωστικών πολυφαινολών που έχουν τραβήξει το ενδιαφέρον για τις αντιοξειδωτικές τους ιδιότητες. Τα φυτά παράγουν τις ανθοκυανίνες μέσα από μια σειρά ενζυμικών αντιδράσεων που ξεκινούν από το αμινοξύ φαινυλαλανίνη. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αυτής παράγεται μια ποικιλία φλαβονοειδών, τα οποία εξυπηρετούν πολλές λειτουργίες προτού ορισμένα από αυτά μετατραπούν τελικά σε ανθοκυανίνες.
Σε μια νέα μελέτη, ερευνητές του Πανεπιστημίου της Τσουκούμπα χρησιμοποίησαν γονιδιωματική επεξεργασία για να απενεργοποιήσουν το γονίδιο που είναι υπεύθυνο για την παραγωγή της αναγωγάσης της διυδροφλαβονόλης 4. Πρόκειται για ένα ένζυμο που συμμετέχει σε ένα κρίσιμο στάδιο ακριβώς πριν από τον σχηματισμό των ανθοκυανινών στο κόκκινο μαρούλι. Μόλις αυτό το γονίδιο απενεργοποιήθηκε, τα φυτά σταμάτησαν να παράγουν τη χαρακτηριστική κόκκινη χρώση τους.
Η ανακατεύθυνση της βιοχημικής δραστηριότητας
Η περαιτέρω ανάλυση του τροποποιημένου μαρουλιού αποκάλυψε μια άλλη σημαντική αλλαγή. Τα επίπεδα αρκετών άλλων φλαβονοειδών αυξήθηκαν, συμπεριλαμβανομένης της κερκετίνης. Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι ο αποκλεισμός της παραγωγής ανθοκυανινών ανακατεύθυνε τη βιοχημική δραστηριότητα του φυτού προς τη συσσώρευση αυτών των άλλων ενώσεων μέσα στο μονοπάτι της βιοσύνθεσης των φλαβονοειδών.
Παρά τις σημαντικές αλλαγές στη σύνθεση των χρωστικών και των φλαβονοειδών, το τροποποιημένο μαρούλι δεν παρουσίασε καμία ουσιαστική μείωση στην ανάπτυξή του. Το αποτέλεσμα αυτό δείχνει ότι είναι εφικτό να αλλάξει η ισορροπία των φλαβονοειδών στο μαρούλι ενθαρρύνοντας τη συσσώρευση πρόδρομων ενώσεων αντί για ανθοκυανίνες, διατηρώντας παράλληλα την κανονική ανάπτυξη και παραγωγικότητα του φυτού.
Προοπτικές για την καλλιέργεια σε εργοστάσια φυτών
Αν και οι ερευνητές δεν έχουν ακόμη συγκρίνει απευθείας τα τροποποιημένα φυτά με τις συμβατικές ποικιλίες πράσινου μαρουλιού, το κόκκινο μαρούλι είναι ήδη γνωστό για την υψηλή παραγωγή πολυφαινολών. Ως εκ τούτου, η συγκεκριμένη στρατηγική θα μπορούσε να προσφέρει έναν πολλά υποσχόμενο τρόπο για την ανάπτυξη ποικιλιών μαρουλιού με προσαρμοσμένα λειτουργικά συστατικά.
Οι ερευνητές σημειώνουν επίσης ότι η παραγωγή φλαβονοειδών είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη στις περιβαλλοντικές συνθήκες, συμπεριλαμβανομένης της έντασης του φωτός και της θερμοκρασίας. Επειδή τα εργοστάσια φυτών επιτρέπουν στους καλλιεργητές να ελέγχουν προσεκτικά αυτούς τους παράγοντες, τα ευρήματα ενδέχεται να βοηθήσουν στην ανάπτυξη εξειδικευμένων ποικιλιών μαρουλιού βελτιστοποιημένων για συστήματα εσωτερικής καλλιέργειας.