Naukowcy zbierają rekordowe plony pomidorów
Naukowcy, których prace są finansowane ze środków unijnych, zidentyfikowali mutację, która może spowodować, że pomidory będą smaczniejsze, a ich plony wzrosną nawet o 60%. Odkrycia opublikowane w internetowym wydaniu czasopisma Nature Genetics mogą stworzyć obiecujące perspektywy dla sektora rolnego. Badania przeprowadzone przez naukowców z Izraela i USA uzyskały dofinansowanie ze środków unijnych za pośrednictwem projektu EU-SOL (Wysokiej jakości uprawy roślin psiankowatych na potrzeby konsumentów, przetwórców i producentów dzięki wykorzystaniu naturalnej bioróżnorodności), który jest finansowany na kwotę 18,7 mln EUR z tematu "Jakość i bezpieczeństwo żywności" Szóstego Programu Ramowego (6PR). Badania miały na celu zbadać zjawisko wigoru mieszańców, zwane również heterozją, które odnosi się do faktu, że potomstwo rodziców odmiennych genetycznie zwykle przewyższa (na przykład pod względem wysokości lub wydajności) potomstwo rodziców podobnych pod względem genetycznym. Zjawisko wigoru mieszańców po raz pierwszy zaobserwował Charles Darwin, który opublikował w 1876 r. opasły tom poświęcony temu zagadnieniu, co pomogło rolnikom wyprodukować wiele wysokowydajnych upraw, takich jak kukurydza czy ryż. Niemniej pomimo oczywistej wagi tego problemu dla rolnictwa, nasza wiedza na temat powodów lepszego radzenia sobie mieszańców pozostaje uboga. Według jednej z teorii szkodliwe mutacje kumulują się w liniach wsobnych, ale pozostają ukryte w przypadku krzyżowania. "Kolejna teoria na temat heterozji, którą potwierdza nasze odkrycie, twierdzi, że zwiększony wigor jest następstwem tylko jednego genu - efekt zwany superdominacją lub naddominacją"- wyjaśnia dr Zach Lippman z Laboratorium Cold Spring Harbor (CSHL) w USA. Zespół skorzystał z gigantycznej biblioteki 5.000 zmutowanych roślin pomidora, z których każda miała jedną mutację dotyczącą różnych aspektów rozwoju pomidora, takich jak rozmiar owoców czy kształt liści. Naukowcy stworzyli mieszańce krzyżując każdą zmutowaną roślinę z normalnym odpowiednikiem, licząc na wysokowydajne potomstwo. Ich prace wykazały, że każda ze zmutowanych roślin, po skrzyżowaniu z niezmutowaną rośliną, tworzyła mieszańca o wyjątkowo wysokiej wydajności. Okazuje się, że mieszaniec miał jedną zdrową kopię i jedną zmutowaną genu zwanego SFT (z ang. Single Flower Truss - jednokwiatowa wiązka), który jest odpowiedzialny za wytwarzanie hormonu roślinnego zwanego florigenem. Jak sugeruje sama nazwa, florigen informuje roślinę, kiedy przestać wytwarzać liście i rozpocząć tworzenie kwiatów, z których następnie powstaną owoce. W zdrowych roślinach kwitnienie jest regulowane poprzez delikatną równowagę między poziomem florigenu (który pobudza kwitnienie) a innym hormonem, który je opóźnia. Najlepszy mieszaniec wyhodowany przez zespół miał tylko jedną czynną kopię florigenu, dzięki czemu roślina wytworzyła więcej kwiatów w krótszym czasie. Co więcej, gen wywołał ten sam efekt wigoru mieszańca u różnych odmian pomidora uprawianych w zróżnicowanych środowiskach. "To koncepcja złotego środka" - zauważa dr Lippman. "Odkryliśmy, iż aby zoptymalizować wydajność nie może być ani za dużo ani za mało florigenu. Mutacja jednej kopii genu zapewnia dokładną dawkę florigenu potrzebną do wywołania heterozji." Co ciekawe, okazało się, że mieszańce florigenowe wytwarzają słodsze i smaczniejsze pomidory niż rośliny macierzyste. To zaskakujące, ponieważ zwiększenie wydajności zwykle prowadzi do pogorszenia walorów smakowych owoców. "To odkrycie może mieć znaczący wpływ zarówno na wartą miliardy dolarów branżę produkcji pomidorów, jak i na praktyki rolne mające na celu uzyskanie optymalnej wydajności innych kwitnących roślin uprawnych" - mówi dr Lippman. Zespół planuje obecnie zbadać, czy geny florigenu innych roślin uprawnych przynoszą taki sam efekt. "Zmutowane rośliny są zwykle odrzucane z uwagi na przekonanie, że mutacje będą mieć negatywny wpływ na wzrost" - podkreśla dr Lippman. "Nasze wyniki wskazują, że kojarzenie ze zmutowanymi mieszańcami może okazać się znakomitym, nowym sposobem zwiększania wydajności nie tylko pomidorów, ale wszystkich innych roślin uprawnych."
Kraje
Izrael, Stany Zjednoczone