Geneettiset, kehitysbiologiset ja ympäristötekijät vaikuttavat mustikan flavonoidien ja karotenoidien koostumukseen

Hedelmät ja marjat ovat tärkeä osa päivittäistä ruokavaliota sisältäen runsaasti ravitsemuksellisia ja bioaktiivisia yhdisteitä, kuten flavonoideja ja karotenoideja. Nämä yhdisteet toimivat myös väripigmentteinä kukissa ja hedelmissä houkutellen pölyttäjiä ja siementen levittäjiä.

Mustikat ja muut Vaccinium-suvun marjat sisältävät runsaasti flavonoideja, erityisesti antosyaani-pigmenttejä jotka vastaavat mustikan sinisestä väristä. Muiden yhdisteiden lisäksi mustikat sisältävät myös karotenoideja. Näillä yhdisteillä on viimeaikaisissa tutkimuksissa havaittu lukuisia terveysvaikutuksia. Tämän johdosta kiinnostus sekä viljeltyjä mustikoita että metsämustikoita kohtaan on kasvanut maailmanlaajuisesti.

Näiden yhdisteiden biosynteesin säätelyyn vaikuttavat sekä kasvin geneettinen tausta että ympäristötekijät. Hedelmissä ja marjoissa sekundääriyhdisteiden tuoton säätelyyn vaikuttaa huomattavasti myös kehityksellisten vaiheiden eteneminen. Tässä väitöskirjatyössä selvitettiin marjan kehitykseen liittyvien tekijöiden sekä ympäristötekijöiden vaikutusta flavonoidien ja karotenoidien biosynteesiin sekä viljellyillä mustikoilla että metsämustikoilla.

Metsämustikoista tunnistettiin kahdeksan erilaista karotenoidi-yhdistettä, joista luteiini ja β-karoteeni esiintyivät yleisimpinä ksantofyllin, antheraksantiinin, neoksantiinin, violaksantiinin ja zeaksantiinin ohella. Karotenoidien pitoisuudet olivat suurimmillaan marjankehityksen alkuvaiheessa ja laskivat kypsyvissä marjoissa. Vastaavasti karotenoideja pilkkovan VmCCD1 entsyymigeenin ilmeneminen lisääntyi marjan kypysymisen loppuvaiheessa. Antosyaanien ja myrisetiini-pohjaisten flavonolien pitoisuudet sen sijaan kohosivat kypsymisen aikana.

Tässä tutkimuksessa ympäristötekijöillä osoitettiin olevan suuri vaikutus antosyaanien laadulliseen kertymiseen. Alhaisempi lämpötila yhdessä spesifisten valo-olosuhteiden kanssa lisäsi enemmän delfinidiini-tyypin antosyaanien tuottoa verrattuna syanidiini-tyypin antosyaaneihin. Myös valon laadulla voitiin osoittaa olevan vaikutusta antosyaanien biosynteesiin. Sininen valo lisäsi erityisesti delfinidiini-tyypin antosyaanien tuottoa kypsissä marjoissa. Flavonolien ja karotenoidien tuottoon valon laadun vaikutus oli sen sijaan vähäisempää. Väitöskirjatyön tuloksia voidaan hyödyntää marjojen viljelyssä haluttaessa vaikuttaa marjojen ravitsemukselliseen koostumukseen.