Utiliser la génétique pour développer des citrons plus sucrés

Une équipe de chercheurs, dont deux de l’Université de Californie, Riverside, a identifié les gènes responsables du goût amer caractéristique de nombreux agrumes. Publiées le mardi 25 février dans Nature Communications, ces recherches pourraient aider les obtenteurs à développer de nouvelles variétés plus sucrées.

Les variétés d'agrumes modernes ont été élevées pendant des milliers d'années pour générer une large palette de fruits acidulés et au goût sucré. Les analyses de leur pulpe révèlent qu'un seul élément chimique, l'hydrogène, est en grande partie responsable de la différence entre les variétés au goût aigre et au goût sucré, qui ont généralement une teneur en sucre similaire.

La pulpe de fruits aigres contient plus d'ions hydrogène, ce qui lui confère un pH plus bas et un goût acidulé, reconnu par les cellules sensibles à l'acide de nos papilles gustatives. À l'inverse, la pulpe de variétés plus sucrées contient moins d'ions hydrogène et a un goût moins acide.

Ronald Koes et ses collègues de l’Université d’Amsterdam aux Pays-Bas ont cherché à comprendre comment certaines variétés d’agrumes se retrouvent avec un jus plus acide que d’autres, processus jusqu’à présent mystérieux. Leur intérêt découle d'une étude précédente montrant qu'une acidité plus élevée chez les fleurs de pétunia pourpre entraînait une plus grande pigmentation des pétales.

Intriguée par la variété de citronnier Faris, qui produit des branches portant des fruits à la fois aigres-doux et des fleurs blanches et violettes, l’équipe de Koes s’est tournée vers les scientifiques des plantes UCR, Mikeal Roose et Claire Federici. Se servant de la vaste collection de variétés d'agrumes de l'université, qui conserve plus de 1 000 agrumes vivants et variétés de fruits apparentés, Roose et Federici ont sélectionné le citron Faris et 20 autres agrumes, allant du plus acidulé au plus sucré, à l'analyse de l'équipe de Koes.

En étudiant l’expression de gènes liés à ceux contrôlant l’acidité chez les pétunias, l’équipe Koes a identifié deux gènes d’agrumes, CitPH1 et CitPH5, qui sont fortement exprimés chez les variétés acides et faiblement exprimés chez les variétés au goût sucré. Les gènes CitPH1 et CitPH5 codent pour des protéines de transport qui pompent des ions hydrogène dans la vacuole, un grand compartiment de stockage à l'intérieur des cellules du jus, augmentant ainsi leur acidité globale.

Ensuite, l'équipe s'est intéressée aux gènes qui contrôlent les niveaux de CitPH1 et CitPH5 dans les cellules du jus. Alors que la régulation à la baisse de CitPH1 et CitPH5 dans des variétés au goût plus sucré est apparue plusieurs fois indépendamment dans différentes variétés, les chercheurs ont découvert que des mutations dans les gènes d'une poignée de facteurs de transcription (protéines aidant à activer et désactiver des gènes spécifiques) étaient responsables de la réduction de l'expression de CitPH1 et CitPH5, et donc d’un goût plus sucré.

Roose, professeur de génétique à l’Université des sciences naturelles et agricoles de l’Université du Royaume-Uni, a déclaré que ces résultats pourraient aider les obtenteurs à développer des agrumes de meilleur goût.

Cependant, il a déclaré que la sélection de variétés présentant de fortes mutations dans les facteurs de transcription tels que ceux étudiés dans les agrumes "sans acide" serait "excessive", produisant des agrumes sucrés sans aucun de leurs coups de pieds acides. Au lieu de cela, les scientifiques spécialistes des plantes devraient chercher à cibler les mutations qui ont un effet moins dramatique sur la production et l'activité des protéines de transport.

«En comprenant le mécanisme de l'acidification des cellules fruitières, nous pouvons maintenant rechercher des gènes apparentés qui pourraient réduire l'expression de CitPH1 et CitPH5 juste assez pour pouvoir créer ou sélectionner de nouvelles variétés plus sucrées», a déclaré Roose.

Le titre de l'article est «Hyperacidification d'agrumes par un complexe P-ATPase pompant les protons vacuolaire». En plus de Koes, les auteurs de l'Université d'Amsterdam sont Pamela Strazzer, Cornelis Spelt, Shuangjiang Li, Mattijs Bliek et Francesca Quattrocchio. Les travaux de Roose et Federici ont été appuyés par l’Institut national de l’alimentation et de l’agriculture du Département de l’agriculture des États-Unis (USDA).