Langere houdbaarheid groenten en fruit door blokkeren ethyleenproductie

Twintig tot dertig procent van alle geteelde tuinbouwproducten wordt nooit geconsumeerd. Door allerlei oorzaken treden verliezen op in het traject tussen oogst en consumptie. Uiteindelijk resulteert dit in een product dat dusdanig overrijp en verouderd is dat het niet meer verkoopbaar of geschikt voor menselijke consumptie is.

Rijpende vruchten en sommige groenten produceren verhoogde hoeveelheden van het gasvormige plantenhormoon ethyleen. Het geproduceerde ethyleen is de reden dat de vrucht overrijp wordt en bederft. Ethyleen stimuleert o.a. enzymen die betrokken zijn bij de afbraak van de celwanden waardoor de vrucht zacht of melig wordt en doordat ethyleen de veroudering stimuleert wordt het fruit gevoeliger voor allerlei bederf veroorzakende schimmels (rot). Blokkeren van de ethyleenproductie vertraagt rijping en veroudering waardoor de producten langer vers blijven.

Bij de ethyleenbiosynthese spelen twee enzymen een belangrijke rol. Het enzym ACC synthase zet S-adenosylmethionine (SAM) om in aminocyclopropaan carboxylzuur (ACC) en dit wordt door het enzym ACC oxidase omgezet in ethyleen. Als we één van deze enzymen blokkeren produceert de plant minder ethyleen en wordt de rijping en veroudering van vruchten vertraagd. Eén van de manieren om dit te bereiken is met behulp van genetische modificatie. Het betreffende DNA fragment dat codeert voor bijvoorbeeld het ACC synthase gen wordt dan in omgekeerde richting, vergezeld van een geschikte promoter, in het DNA van de plant geplaatst. Hierdoor wordt er een zogenaamde "antisense" messenger geproduceerd. Deze antisense messenger zorgt er voor dat de normale messenger niet meer in een eiwit (enzym) wordt vertaald en de plant dus een sterk verlaagde ACC synthase activiteit heeft. De genen die coderen voor de twee ethyleenbiosynthese enzymen zijn geïdentificeerd en in de meeste planten blijken er van beide type genen een aantal verschillende actief te zijn. Zo zijn er in tomaat ACC synthase genen gevonden die hoofdzakelijk actief zijn in de rijpende vruchten terwijl andere ACC synthase genen voornamelijk actief zijn in blad of wortels. Door specifiek de vrucht ACC synthases of ACC oxidases te blokkeren met behulp van b.v. antisense techniek wordt de rijping sterk vertraagd zonder dat groei en ontwikkelingsprocessen in andere plantedelen worden beïnvloed. Een soortgelijke effect wordt bereikt door het inbrengen van een bacterieel gen dat codeert voor een enzym dat ACC omzet in alpha-ketobutyraat. Hierdoor wordt er geen ACC meer in ethyleen omgezet.

Blokkering van ethyleenproductie met behulp van dergelijke technieken is al met succes toegepast in diverse vruchten en groenten (tomaat, appel, banaan, meloen, broccoli) waardoor de houdbaarheid sterk verbeterd is. Nog volop in onderzoek zijn de mogelijke effecten van dergelijk ingrijpen in de ethyleenhuishouding op smaak en aroma. Ethyleen beïnvloed namelijk ook de activiteit van bepaalde enzymen betrokken bij de productie van aromacomponenten.

www.isaaa.org
www.bio.org
www.checkbiotech.org
www.seedquest.com