Прогуляйтесь по продуктовым рядам в местном продуктовом магазине, и вы найдете ослепительное разнообразие помидоров, от вишни до винограда, от грушевидных до массивных бифштексов и грубых семейных реликвий. То же самое с кабачками, картофелем, огурцами и листовой зеленью. Это изобилие разнообразных цветов, форм и размеров является результатом не естественного отбора, а человеческого отбора.
На протяжении тысячелетий фермеры и селекционеры обнаруживали полезные мутации во фруктах и овощах - более вкусные фрукты, лучшие урожаи, новые формы - и сохраняли эти черты с помощью традиционных методов селекции. Процесс медленный, но если вы скрещиваете разные штаммы достаточное количество раз, в конечном итоге вы можете создать что-то достаточно новое и достаточно рыночное, чтобы его можно было назвать собственной разновидностью.
Этот медленный и устойчивый традиционный процесс размножения скоро получит большой импульс благодаря достижениям в области генетического картирования. Имея в руках геном помидора или огурца, селекционерам не нужно месяцами ждать, пока растение принесет плоды, чтобы узнать, будут ли помидоры грушевидными или круглыми. Вместо этого они могут искать контрольные маркеры в ДНК сеянцев, которые кодируют конкретную форму, размер и цвет плода. Этот метод «отбора с помощью маркеров» обещает сократить годы традиционного процесса селекции растений.
Эстер ван дер Кнаап находится в авангарде генетических исследований того, как именно ДНК растения дает указание плодам расти длинными и тонкими, как тепличные огурцы, или круглыми и приземистыми, как помидоры для бифштекса. В ее лаборатории в Университете Джорджии постдоки и студенты разрезают помидоры пополам и помещают их на планшетный сканер, чтобы измерить точные формы и размеры, полученные различными генетическими комбинациями.
В статье, опубликованной в ноябре9 сентября 2018 года в журнале Nature Communications ван дер Кнаап объявил об открытии двух семейств генов, которые, по-видимому, играют ключевую роль в создании круглых или длинных фруктов и овощей. Фрукты и овощи технически являются съедобными органами растений, и эти органы растут и развиваются посредством деления клеток.
«Чтобы получить определенную форму, например, длинную или круглую, вам нужны определенные закономерности клеточного деления», - объясняет ван дер Кнаап. «Либо клетки делятся горизонтально, либо вертикально».
В этом есть смысл. Чем больше клетки органа делятся по горизонтали, расщепляясь посередине, тем больше они собираются наращивать ткани по горизонтали, создавая более толстый и округлый плод.
В геноме помидоров ван дер Кнаап и ее коллеги обнаружили особый ген под названием OVATE, который, по-видимому, отвечает за создание белков, которые заставляют клетки делиться по вертикальной схеме. Когда большее количество клеток расщепляется из стороны в сторону, модель роста дает удлиненный плод. OVATE - это разница между идеально круглым помидором черри и помидором грушевидной формы.
Дикие помидоры, как и местные сорта, произрастающие в Перу, Эквадоре и Мексике, неизменно маленькие и круглые, говорит ван дер Кнаап, а это означает, что грушевидные и другие продолговатые помидоры являются мутациями, появившимися позже. Еще в 1930-х годах биологи растений назвали мутацию удлинения OVATE, но не имели ни малейшего представления о фактическом генетическом механизме, стоящем за ней.
Теперь, когда ван дер Кнаап идентифицировал белок OVATE, а также другое семейство белков, называемых TRM, которые взаимодействуют с OVATE, это дает еще один инструмент для селекционеров, использующих маркерную селекцию. Если присутствуют маркеры OVATE и TRM, вы можете быть уверены, что плод будет удлиненным. Если один или другой отсутствует, он возвращается к раунду. Ван дер Кнаап говорит, что это ускорит процесс селекции и позволит производителям сосредоточиться на более сложных признаках, таких как урожайность и устойчивость к вредителям, которые не так легко связаны с одним или двумя генами.
Итак, вопрос в том, означают ли эти достижения в области генетики растений, что скоро в вашем ассортименте появятся квадратные помидоры или пирамидальные тыквы? Маловероятно, говорит ван дер Кнаап, но не потому, что это технически невозможно. Она говорит, что в геноме помидоров есть множество причудливых мутаций, которые приводят к безумно выглядящим плодам. А поскольку эти мутации возникают в природе, их можно выделить и воспроизвести в лаборатории.
Но проблема с квадратными помидорами и другими необычными фруктами состоит из двух частей, говорит ван дер Кнаап. Во-первых, это проблема ГМО. Если селекционеры используют редактирование генов, чтобы напрямую изменять или заменять гены пищевых растений, то эти штаммы считаются ГМО, и люди сходят с ума от ГМО в своей пище.
Во-вторых, совершенно новые формы фруктов и овощей могут просто иметь неприятный вкус.
«Некоторые мутации настолько причудливы, что ни один садовод не стал бы их выращивать, потому что у них много других проблем», - говорит ван дер Кнаап.«У них всего несколько плодов на одном растении, или они ужасны на вкус, потому что, когда вы выращиваете плод действительно странной формы, вы нарушаете гормональный баланс. Он может быть совсем не очень сочным и вкусным».
Если вы действительно хотите вырастить квадратный помидор, говорит ван дер Кнаап, просто поставьте вокруг него коробку, как это делают японцы с этими сумасшедшими квадратными арбузами. «Это был бы томат высокого класса», - говорит исследователь. «Не знаю, хочу ли я за это платить».
Вот это круто
Ребята из Grow Your Heirlooms опубликовали инструкции и видео о том, как вырастить квадратный помидор с помощью пластиковых коробок ручной работы.