Simple Science

最先端の科学をわかりやすく解説

# 生物学# 植物生物学

葡萄の熟成の複雑なプロセス

ぶどうがどんだけ熟すかと、その熟成に関わる要因についての見方。

― 1 分で読む


ぶどうの熟成: 基本情報ぶどうの熟成: 基本情報と要因。ブドウの成熟に影響を与える主要なプロセス
目次

ぶどうの熟成過程は、果物の構造や化学の変化がたくさん含まれる複雑な旅なんだ。これらの変化がどう起こるかを理解することは、ぶどうの質や収穫量を改善するために重要なんだよ。特にシラー品種のぶどうは、赤ワインの生産に欠かせない存在だよ。この記事では、ぶどうの熟成過程とそのプロセスに影響を与える要素をわかりやすく解説するね。

ぶどうの発達段階

ぶどうは、開花から成熟までいくつかの段階を経るんだ。最初は小さな緑のベリーから始まって、その成長は緑の段階、遅延期、柔らかくなる時期、熟成、そして最後には過熟に分けられる。それぞれの段階は、サイズや色、成分の特定の変化が特徴的だよ。

緑の段階では、ベリーは小さくて固いんだ。ここでは、有機酸が蓄積されていくんだけど、これは味と食感に重要なんだ。次の遅延期では、成長が遅くなって、ベリーが熟成に向けて準備を始める。柔らかくなる段階では、ぶどうは固さを失って甘さが増していく。熟成に入ると、糖が急激に蓄積されて、酸が分解し始める。最後に過熟の段階では、果実がしぼんで、そのライフサイクルが終わるんだ。

ベリーのサイズと成分の変化

ぶどうは二重シグモイド型の成長パターンを示すんだ。つまり、成長が2回の大きなバーストで起こるんだ。最初はゆっくりとした拡大があり、その後に急速な成長段階が続く。3ヶ月の間に、個別のベリーはかなり体積が増えることができる。この成長パターンは、ぶどうがどのように発達して成熟するかを理解するのに重要なんだ。

初期段階では、酒石酸やリンゴ酸などの有機酸が蓄積されるんだ。酒石酸は最初から存在していて、リンゴ酸は少し遅れて蓄積が始まる。この二つの酸のバランスが、ぶどうの味を決める重要な役割を果たすんだ。ぶどうが熟すにつれてリンゴ酸のレベルは下がり、代わりに糖のレベルは上がるよ。

糖と酸の蓄積

熟成中の糖の増加は、ぶどうの甘さにとって重要なんだ。グルコースやフルクトースは、熟したぶどうに見られる主な糖の形態なんだ。これらの糖は植物にとってエネルギー源になっていて、蓄積はさまざまな内部と外部の要因によって影響を受けるんだ。

最初はグルコースのレベルがフルクトースより高いから、ぶどうの味はあまり甘くないんだけど、熟成が進むと甘さが大幅に増していくんだ。そして糖の濃度があるレベルに達すると、ベリーが柔らかくなり、成長パターンが変わるんだ。

糖の蓄積と酸の分解の関係を理解するのは重要なんだ。糖が上がると、酸を分解する代謝プロセスが始まるんだ。この酸と糖のバランスが、ワインの製造において望ましい味わいを生み出すために重要なんだよ。

ホルモンと熟成への役割

ホルモンは、ぶどうの熟成過程を導くのに大きな役割を果たすんだ。エチレンは、熟成に関連するホルモンなんだけど、非熟成性の果物であるぶどうでは少量しか存在していないんだ。ぶどうが熟成段階に入ると、エチレンのレベルが少し増えて、熟成の始まりを知らせるんだ。

アブシジン酸(ABA)もこのプロセスで重要な役割を果たすよ。これは、糖や酸の合成に影響を与え、環境要因に対するベリーの反応を高めることで熟成を促進するんだ。

水の動きの重要性

水の動きは、ベリーの成長にとって重要な要素なんだ。ぶどうは根から水を吸収するんだけど、これは細胞の膨圧を維持し、成長を助けるために重要なんだ。ぶどうが水を取り込む能力は、細胞膜を通る水の輸送を調整する特定の遺伝子の発現に関連しているよ。

緑の段階では、水の輸送を容易にする特化したたんぱく質であるアクアポリンが主に発現しているんだ。熟成が進むと、表現されるアクアポリンの種類が変わって、成長段階ごとの異なる水のニーズに適応していることを示すんだ。

膜輸送と糖の取り込み

ぶどうが成長から熟成に変わるとき、糖をベリーに輸送することが重要になるんだ。周囲の組織からベリーの細胞へ糖を移動させる特定の輸送体たんぱく質があるんだよ。熟成中にこれらの輸送体の表現が大幅に増えるんだ。

プロトンポンプの役割もこのプロセスで重要なんだ。これらのポンプは、液胞の酸性を維持して、糖の効率的な輸送を可能にするんだ。液胞内の酸とベリーに輸送される糖との間で動的な交換が起こり、甘いフレーバーの急速な蓄積を可能にしながら、酸のレベルを制御するんだ。

熟成中の遺伝子発現の変化

熟成が始まると、成長や代謝を調整するさまざまな遺伝子の発現が大きく変化するんだ。これらの遺伝子は、糖の輸送、酸の合成、そしてベリー内で起こる代謝プロセスに関与するたんぱく質を生成する役割を持っているんだ。この複雑な遺伝子発現のネットワークは、熟成中に起こる変化を調整するのに役立つんだよ。

たとえば、有機酸の合成に関する多くの遺伝子は、ベリーの発達初期段階で非常に活発だけど、熟成が進むにつれてその発現は低下するんだ。一方、糖の代謝に関連する遺伝子はより活発になって、酸の蓄積から糖の増加へのシフトを示すんだ。

プロアントシアニジンとその役割

プロアントシアニジンはフラボノイドの一種で、ぶどうの色や風味の発達に重要な役割を果たすんだ。これらの化合物は、ベリーの発達初期段階で存在して蓄積されて、若いぶどうの渋みや苦味に寄与するんだ。

ぶどうが熟成すると、プロアントシアニジンのレベルは変化を続けるよ。これらの化合物と糖のレベルの相互作用が、味わいや最終的なワインの品質に影響を与えるんだ。この化合物がどのように合成され、熟成中に調整されるかを理解することで、ワインメーカーはぶどうの栽培や収穫に対するアプローチを調整できるんだ。

熟成の最終段階

熟成過程の終わりに近づくと、ぶどうは過熟の兆候を示し始めて、水分を失い始めるんだ。この段階は、濃縮された糖や風味が求められる特定のデザートワインの生産にとって重要なんだ。

このフェーズでは、糖と酸のバランスが重要なポイントに達するんだ。酸が減少し、糖がピークに達すると、ぶどうの風味プロファイルがよりはっきりしてくるんだ。この完璧なバランスは、消費者にアピールする高品質のワインを作るために不可欠なんだよ。

結論

ぶどうの熟成は、成長段階、ホルモンレベル、水の動き、遺伝子発現など、さまざまな要因に影響される複雑で魅力的なプロセスなんだ。これらの要素を理解することで、より良いぶどうを栽培し、高品質のワインを生産する手助けができるんだ。研究者たちがぶどうの熟成の多くの詳細を探求し続ける中で、ビテクチャーの実践を向上させるために利用できる貴重な情報が明らかにされているんだ。この知識は、ワインメーカーだけでなく、この愛される果物とそこから生まれるワインへの感謝も深めるんだよ。

オリジナルソース

タイトル: Time-resolved transcriptomic of single V. vinifera fruits: membrane transports as switches of the double sigmoidal growth

概要: By revealing that the grape berry loses one H+ per accumulated sucrose at the inception of ripening, adopting a single fruit paradigm elucidates the fundamentals of the malate-sugar nexus, previously obscured by asynchrony in population-based models of ripening. More broadly, the development of the individual fruit was revisited from scratch to capture the simultaneous changes in gene expression and metabolic fluxes in a kinetically relevant way from flowering to overripening. Dynamics in water, tartrate, malate, hexoses, and K+ fluxes obtained by combining individual single fruit growth and concentration data allowed to define eleven sub-phases in fruit development, which distributed on a rigorous curve in RNAseq PCA. WGCNA achieved unprecedented time resolutions in exploring transcript level-metabolic rate associations. A comprehensive set of membrane transporters was found specifically expressed during the first growth phase related to vacuolar over-acidification. Unlike in slightly more acidic citrus, H+ V-PPase transcripts were predominantly expressed, followed by V-ATPase and PH5, clarifying the thermodynamic limit beyond which replacement by the PH1/PH5 complex turns compulsory. Puzzlingly, bona fide ALMT kept a low profile at this stage, possibly replaced by a predominating uncharacterized anion channel. Then, the switch role of HT6 in sugar accumulation was confirmed, electroneutralized by malate vacuolar leakage and H+ pumps activation. HighlightsTo alleviate asynchronicity biases, transcripts showing strict coincidental timing with pericarp physiological phases were disentangled on single berries, enlightening the tight multifaceted membrane developmental control of sugar and acid fluxes.

著者: Stefania Savoi, Mengyao Shi, Gautier Sarah, Audrey Weber, Laurent Torregrosa, Charles Romieu

最終更新: 2024-09-28 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.27.615328

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.27.615328.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。

著者たちからもっと読む

類似の記事