Studie zeigt: Traubenbeeren stellen ihre antioxidativen Abwehrmechanismen während der Reife um

Eine am Montag in OENO One veröffentlichte Studie berichtet, dass Traubenbeeren ihre Reifung über ein sich veränderndes antioxidatives System steuern, das hilft, reaktive Sauerstoffspezies, kurz ROS, während der Fruchtreife zu kontrollieren. Die Arbeit bietet einen detaillierten Einblick darin, wie sich der Redoxstoffwechsel über die Beerenentwicklung hinweg verändert, und könnte Forschern und Erzeugern helfen, besser zu verstehen, wie Trauben in einer Phase intensiver Stoffwechselaktivität die Gewebefunktion und Fruchtqualität aufrechterhalten.

Die Studie wurde von Luan C. Corrêa, Eduardo Monteiro, Roberta P. da Paschoa, Rodrigo R. R. F. Lucas, Vanildo Silveira und Ricardo Bressan-Smith geleitet. Im Mittelpunkt stand Niagara Rosada, eine Tafeltraubensorte, die in der Arbeit als Hybrid aus Vitis labrusca und Vitis vinifera beschrieben wird und in Brasilien weit verbreitet angebaut wird. Die Autoren kombinierten quantitative Proteomik mit Tests zur Enzymaktivität, um das Mesokarp, den fleischigen inneren Teil der Beere, in wichtigen Reifestadien zu untersuchen.

Es ist bekannt, dass die Reifung fleischiger Früchte mit tiefgreifenden Veränderungen bei Zuckeranreicherung, Säurerückgang, Hormonsignalen und Zellwandumbau einhergeht. Diese Prozesse erhöhen die Atmungsaktivität und andere Redoxreaktionen, wodurch wiederum ROS als Nebenprodukte des normalen aeroben Stoffwechsels entstehen. In zu hoher Konzentration können ROS Proteine, Lipide und Nukleinsäuren schädigen. In kontrollierten Mengen wirken sie jedoch auch als Signale, die die Entwicklung regulieren helfen.

Die neue Studie sollte prüfen, ob Traubenbeeren oxidative Schäden während der Reifung begrenzen, indem sie sowohl ROS-abfangende Enzyme als auch Wege zur Bildung von NADPH anpassen, eines Moleküls, das für mehrere Entgiftungssysteme benötigt wird. Den Ergebnissen der Arbeit zufolge stützen die Daten diese Annahme.

Das Team identifizierte 1.434 Proteine in Proben des Beerenmesokarps, und 956 davon, also 67 %, zeigten über die Entwicklungsstadien hinweg eine unterschiedliche Anreicherung. Die funktionelle Anreicherungsanalyse ergab, dass antioxidative Prozesse besonders stark vertreten waren, wenngleich der Datensatz auch Proteine umfasste, die mit Energiestoffwechsel, Hormonstoffwechsel, Proteinumsatz, sekundärem Stoffwechsel und Stressreaktionen verbunden sind.

Das Muster veränderte sich im Verlauf der Zeit. Frühe Stadien waren durch eine stärkere Anreicherung photosynthetischer und energiebezogener Proteine gekennzeichnet. Spätere Stadien zeigten eine stärkere Anreicherung antioxidativer und stressbezogener Proteine. Nach Ansicht der Autoren deutet dies auf eine stadienabhängige Reprogrammierung des Beerenproteoms im Zuge der fortschreitenden Reifung hin.

Die Enzymtests bestätigten dieses breitere Bild. Katalase zeigte über die Entwicklung hinweg ein von den Forschern als biphasisch beschriebenes Profil. Die Superoxiddismutase erreichte ihre höchste Aktivität spät in der Reifung. Die Peroxidaseaktivität nahm kontinuierlich ab. Auch Glutathionreduktase und Glutathionperoxidase veränderten sich je nach Stadium und unterstrichen die Rolle NADPH-abhängiger Entgiftungswege bei der Aufrechterhaltung des oxidativen Gleichgewichts.

Trotz Anzeichen einer erhöhten ROS-bezogenen Aktivität fand die Studie keine Hinweise auf einen schweren Gewebeabbau im Mesokarp. Messungen von anorganischem Phosphatverlust und Lipidperoxidation deuteten eher auf moderate, membranassoziierte oxidative Veränderungen als auf einen weitreichenden zellulären Verfall hin. Praktisch gesehen legen die Ergebnisse nahe, dass Beeren während der Reifung einen aktiven Stoffwechsel aufrechterhalten können, ohne ihre zelluläre Integrität in großem Umfang zu verlieren.

Die Versuche wurden an Trauben durchgeführt, die in São Fidélis im Bundesstaat Rio de Janeiro, Brasilien, in einem 2006 angelegten Weinberg angebaut wurden. Die Reben waren auf die Unterlage IAC-572 veredelt und als Pergola erzogen. Die proteomischen Proben stammten aus einem Vegetationszyklus von Oktober bis Dezember 2022, während die enzymatischen Aktivitätsassays an Früchten aus einem anderen Zyklus von Februar bis Juni 2023 durchgeführt wurden.

Die Probenahme folgte dem in der Weinbaukunde verwendeten modifizierten E-L-System zur Klassifizierung der Traubenentwicklung. Die Forscher untersuchten Beeren für die proteomische Analyse in den Stadien vor der Veraison, Veraison und Überreife; ein zusätzliches Stadium nach der Ernte wurde nur für Enzymassays verwendet. Für jede proteomische Replik wurde Mesokarpgewebe aus fünf Beeren, die aus verschiedenen Traubenpartien entnommen worden waren, nach Entfernung von Schalen und Kernen gepoolt.

Die Arbeit ordnet die Ergebnisse in eine breitere Fragestellung der Pflanzenbiologie ein: Wie bewahren Früchte ihr Redoxgleichgewicht, während sie rasche biochemische Veränderungen durchlaufen? Trauben gelten als nützliches Modell, weil sie nicht-klimakterische Früchte sind, deren Reifung weniger von einem ethylengetriebenen Schub als von koordinierten Veränderungen bei Zucker, Hormonen und Signalwegen abhängt. Frühere Studien hatten antioxidative Enzyme wie Katalase und Superoxiddismutase mit der Beerenentwicklung oder Stressbelastung in Verbindung gebracht, doch viele konzentrierten sich auf das Schalengewebe, einzelne Enzyme oder die Genexpression statt auf Proteinanreicherung und Enzymfunktion zusammen.

Durch die Integration proteomischer Daten mit biochemischen Assays argumentieren die Autoren, dass ihre Arbeit einen umfassenderen Rahmen für das Verständnis der Redoxregulation im Mesokarp von Traubenbeeren bietet. Sie beschreiben diese Regulation als zentrales Merkmal der Beerenentwicklung, das die Funktion des Mesokarps und die Fruchtqualität unterstützt.

Das ist über die Pflanzenphysiologie hinaus relevant. Da die Zusammensetzung der Trauben bei der Reife die Weinqualität und -stabilität prägt, könnte ein klareres Bild davon, wie Beeren oxidativen Stress kontrollieren, langfristig dazu beitragen, das Weinbergsmanagement unter Hitze oder anderen Stressbedingungen zu steuern, die die Fruchtchemie beeinflussen. Die Studie prüft keine Auswirkungen auf die Weinbereitung direkt, bietet aber eine molekulare Grundlage für künftige Arbeiten dazu, wie das Redoxgleichgewicht während der Reifung den Rohstoff für Getränke beeinflussen kann.

Der Artikel ging am 31. Okt. 2025 bei der Zeitschrift ein, wurde am 12. Juni angenommen und am 29. Juni in Band 60, Ausgabe 2 von OENO One veröffentlicht.