Spicy tomat: Brasilianska forskare är genetisk teknikvärme

Mellan kryddig arrabbiata sås och varma röda curryrätter, du skulle vara hårt pressad för att hitta en tomaträtt som inte är smakligare med lite värme. Den klassiska kombinationsrutan innebär normalt att man kastar in några paprika med några biffstekar eller plommon, men det kan förändras om ett projekt som föreslagits av ett team av brasilianska forskare får det gröna ljuset. Som de argumenterar i en opinionsartikel i Trends in Plant Science på måndag är tiden mogen för en genetiskt konstruerad kryddig tomat.

Med pappret meddelar laget sin avsikt att konstruera en, men det är inte dess huvudsyfte att servera röda varma rätter. Capsaicinoider, de kryddiga föreningarna i paprika, är näringsmässigt värdefulla och användbara för industrier som läkemedel och vapen, men paprikor är notoriskt svåra att odla i stor skala. Tomatar är emellertid en pålitlig gröda. Kombinationen av de två kunde ge en industriellt användbar växt - och belysa en dåligt förstådd aspekt av hetpepbiologin.

"Vi tyckte att det skulle vara kul om vi kunde slå dem samman i en enda forskningslinje, säger seniorförfattare Agustín Zsögön, Ph.D., en växtfysiolog vid Förbundsuniversitetet i Viçosa i Brasilien. Omvänd.

Tomater och kapsaicinhaltiga paprika, båda delar av familjen Solanaceae, delade en evolutionär förfader fram till omkring 19 miljoner år sedan. Uppdelningen skapade de söttartade tomater vi känner idag, liksom deras kryddiga kusiner, chili pepprarna, som utvecklade capsaicinoider för att straffa rovdjur. Tomatar bär fortfarande de gener som producerar capsaicinoiderna i chili peppar, bara de är vilande. Men eftersom vi nu har exakta genredigeringsverktyg som CRISPR-Cas9, argumenterar laget, de generna behöver inte vara tysta.

Om forskare skulle kunna konstruera en tillförlitlig tomtväxt som producerar massor av capsaicinoider, skulle det vara värdefullt både inuti köket och ute. Spansk peppar frukt, författarens anteckning, har höga halter av vitaminerna A och C och capsaicinoidmolekylerna har antiinflammatoriska, antioxidant-, antitumör- och viktminskningsegenskaper. Ren capsaicin används också i pepperspray.

Zsögön och hans kollegor, vars intresse för tomater och paprika stammar från att de är traditionella sydamerikanska grödor, nyligen publicerat ett papper i Naturbioteknik visar hur man "tämjer" en vild tomat med endast genredigering. Medan dagens stora, röda, näringsrika tomater är resultatet av många generationer av selektiv uppfödning, visste Zsögön och hans team tillräckligt om tomatgenomet som de använde CRISPR-Cas9 för att ge samma effekt i ett steg. Genom sitt uppdrag att konstruera en kryddig tomat, hoppas de kunna slutföra Spansk peppar genom, som hjälper forskare att bättre förstå hur chili peppar får sin värme.

"Capsaicinoidbiosyntes är ganska komplex och är inte tillräckligt förstådd," förklarar Zsögön. "Under många år var den heliga graden enzymet som kontrollerade det sista biokemiska steget på vägen, kallad capsaicin-syntas. Vid mycket ansträngning identifierades genen som kodar för detta enzym. Variationen i sekvensen av denna gen är orsaken till variationen mellan heta och paprika."

Genom detta nya projekt hoppas Zsögön och hans team fylla i vad forskare fortfarande inte vet om capsaicinoidproduktion. "Till exempel är vi fortfarande förlorade för att förklara varför vissa pepparvarianter är hetare än andra", säger han.

Om laget framgångsrikt konstruerar en kryddig tomat skriver forskarförfattarna att det skulle utgöra ett "viktigt bevis på konceptet som kan utvidgas till att producera andra värdefulla metaboliter i framtiden." Med andra ord kan tomater bevisa att vara ett viktigt medel för andra föreningar, som bixin (en rödaktig kemikalie som används i kosmetika) och betakaroten, en viktig antioxidant.

Det skulle givetvis också vara ett välkommet tillskott till många kök. "Jag skulle antagligen använda det att göra varm guacamole", säger Zsögön. "Jag älskar mexikansk mat."