levý: nezralé rajče odrůdy „Ailsa Craig“ s normálním, tedy nerovnoměrným zráním: „plece“ plodů jsou tmavě zelené, spodek světlejší (genotyp U U). Vpravo: plod příbuzné odrůdy “Craigella” s rovnoměrným zráním (genotyp U u): Celý plod je světle zelený. Obrázek z článku diskutovaného v Věda
Za posledních 70 let šlechtitelé vyvinuli řadu odrůd rajčat s rovnoměrně dozrávajícími plody. To usnadnilo sklizeň a prodej úrody, ale mělo to špatný vliv na chuť rajčat. Biologové z USA a Španělska rozluštili genetický základ změny, ke které došlo. Ukázalo se, že rovnoměrné zrání je způsobeno mutací, která vyřadí regulační gen GLK2. Tento gen stimuluje vývoj chloroplastů v nezralých plodech, především v jejich horní (stonkové) části. U rostlin s poškozenými GLK2 nezralé plody mají jednotnou světle zelenou barvu a také jednotně červenají. Zároveň se v nich vlivem snížené úrovně fotosyntézy tvoří méně cukrů a dalších rozpustných látek, což rajče ochuzuje o chuť a vůni. Pokud do genomu takových rostlin vložíte fungující gen GLK2 a vynucení jeho vyjádření v celém ovoci, nejen v horní části, získáte rajčata s ještě vyšším obsahem cenných látek než v původních plodech, které selekcí nezkazily.
Rovnoměrně dozrávající odrůdy rajčat (Solanum lycopersicum) jsou výrobci oblíbené, protože se snáze sbírají a prodávají: okamžitě vidíte, kdy je ovoce zralé, a nemusíte hádat, co s ovocem, které je už z jedné strany červené a ze strany ne tolik. jiný. Pravda, taková rajčata chutnají vodově a mají nízký obsah cukru, ale co naděláte: velkovýroba vyžaduje oběti.
Znak „rovnoměrné zrání“ je určen genetickým lokusem rovnoměrné zrání (u), na kterém závisí množství a distribuce chlorofylu v nezralých plodech. Dominantní alela U definuje normální, nerovnoměrné zrání, při kterém je horní část nezralého ovoce tmavě zelená a spodní část je světle zelená. Rostliny homozygotní pro recesivní alelu u (genotyp U u) produkují rovnoměrně dozrávající plody. Když jsou tato rajčata nezralá, jsou ze všech stran stejně světle zelená.
Molekulární povaha lokusu u byl stále neznámý. Genetici z USA a Španělska se rozhodli tuto mezeru vyplnit. Nejprve použili standardní metody genetického mapování, křížení rovnoměrně dozrávajících odrůd (U u) s volně žijícími příbuznými pěstovaných rajčat, Solanum pennellii и S. pimpinellifoliuma počítání frekvence rekombinace mezi lokusy. To umožnilo identifikovat malý (60 tisíc párů bází) úsek krátkého raménka chromozomu 10 (rajče má v haploidním genomu 12 chromozomů), ve kterém se nachází požadovaný lokus u.
Odrůdy rajčat používané pro genetické mapování: dvě rovnoměrně zrající odrůdy s genotypem U u (M82 a Moneymaker), dva divocí příbuzní pěstovaných rajčat (Solanum pennellii и S. pimpinellifolium) a jejich kříženci. Obrázek z článku diskutovaného v Věda
Z osmi genů umístěných v této oblasti se hlavním podezřelým okamžitě stal gen GLK2, kódující regulační protein (transkripční faktor) Golden 2-like je nejdůležitějším regulátorem vývoje chloroplastů v rostlinách. Suchozemské rostliny, od mechů po kvetoucí rostliny, mají dva geny s podobnými funkcemi – GLK1 и GLK2, jehož úlohou je aktivovat mnoho genů nezbytných pro růst chloroplastů a fotosyntézu. V listech oba geny spolupracují a jejich funkce se částečně překrývají: u vážných problémů s fotosyntézou často nestačí vyřadit jeden z nich, je nutné vyřadit oba. Jak fungují ve šťavnatém ovoci, nebylo dosud známo.
Autoři zjistili, že v listech rajčat, stejně jako u jiných rostlin, působí oba genové regulátory, ale v dozrávajících plodech – pouze jeden, GLK2. Sekvenovali tento gen do odrůd s genotypy U U и U u a zjistili, že v prvním případě gen GLK2 kóduje kompletní regulační protein o délce 310 aminokyselin. Ve druhém případě se v důsledku vložení jednoho nukleotidu navíc v genu vytvořil předčasný stop kodon, který vede k syntéze zbytečné, „zkrácené“ verze proteinu o délce 80 aminokyselin. Mezi rovnoměrně zrajícími a normálními rajčaty nebyly nalezeny žádné další rozdíly v nukleotidových sekvencích.
Takže gen GLK2 – toto je locus u, a mutací vedoucí k rovnoměrnému zrání je jeho rozpad, díky kterému se v plodech nevytváří nejdůležitější regulátor fotosyntézy.
Aby to autoři konečně ověřili a upřesnili detaily, provedli řadu experimentů s geneticky modifikovanými rajčaty, do jejichž genomu byly geny vloženy GLK1 nebo GLK2, vypůjčený z jiné rostliny – oblíbeného modelového objektu genetiků, Talova rhizoidu (Arabidopsis thaliana). Geny byly vloženy v kombinaci s různými promotory (regulační oblasti), díky čemuž fungovaly v různých rostlinných orgánech a v různých fázích vývoje.
Fáze dozrávání ovoce kontrolního stejnoměrně dozrávajícího rajčete U u (nahoru) a dvě geneticky modifikované linie, ve kterých je gen exprimován v nezralém ovoci GLK1 (uprostřed) Nebo GLK2 (níže), vypůjčené z rostliny Arabidopsis thaliana. Obrázek z doplňkových materiálů k diskutovanému článku v Věda
Ukázalo se, že pokud některý ze dvou genů (GLK1 nebo GLK2) se aktivuje v nezralém plodu rostliny s genotypem U u, pak se tam chloroplasty zvětší a zmnoží a plod sám získá tmavě zelenou barvu. Díky aktivnější fotosyntéze obsahuje takové rajče při dozrávání o 40 % více glukózy a fruktózy. Celkový obsah rozpustných pevných látek ve šťávě zralých geneticky modifikovaných rajčat byl o 21 % vyšší než u kontrolního ovoce U u. Zajímavé je, že rajčata „divokého typu“ s genotypem U U toto číslo je pouze o 10 % vyšší než u rovnoměrně dozrávajících odrůd. Jde s největší pravděpodobností o to, že normální rajčata U U gen GLK2 Působí především v horní části plodu, který získává tmavě zelenou barvu, zatímco spodek zůstává světlý. V GM rajčatech, se kterými vědci pracovali, je gen regulován různými promotory, což způsobuje, že je exprimován v celém ovoci. Možná i proto se ukázal obsah cukrů a dalších rozpustných látek v GM ovoci tak vysoký. Je možné, že autoři vymysleli způsob, jak udělat rajčata super chutná. O chuťových kvalitách rajčat bohužel mlčí, omezují se na suchá čísla a grafy obsahu cukrů a karotenoidů.
Rád bych věřil, že toto dílo je prvním krokem k tomu, jak lidstvo zbavit krásně vypadající, ale bez chuti zeleniny.
Zdroj: Ann L. T. Powell, Cuong V. Nguyen, Theresa Hill, KaLai Lam Cheng, Rosa Figueroa-Balderas, Hakan Aktas, Hamid Ashrafi, Clara Pons, Rafael Fernández-Muñoz, Ariel Vicente, Javier Lopez-Baltazar, Yornelius S. Barry , Roger Chetelat, Antonio Granell, Allen Van Deynze, James J. Giovannoni, Alan B. Bennett. Rovnoměrné zrání Kóduje transkripční faktor typu Golden 2, který reguluje vývoj chloroplastů z plodů rajčat // Věda. 2012. V. 336. S. 1711–1715.
Už se stalo běžné nadávat rajčatům koupeným v obchodě pro jejich nedostatek chuti a vůně. Říká se jim “plast”, “karton” a “tráva-tráva”. Existuje mnoho verzí vysvětlujících tuto skutečnost. Někdo mluví o genetické modifikaci, jiný o technologii hydroponického pěstování. Pojďme přijít na to, proč se rajčata z obchodu tak liší od těch, které jsme jedli jako děti.
Hydroponie za to nemůže
Nejprve zničme mýtus, že za chuť může hydroponie. Rostliny pěstované hydroponicky jsou nejskutečnější, nejpřirozenější a nejorganičtější. Ve složení živných roztoků, které jsou přiváděny ke kořenům rostlin, není nic neobvyklého, neexistují žádné mýtické steroidy nebo tajné přísady při použití hydroponie. Odborníci potvrzují, že chuť zeleniny pěstované pomocí hydroponie nelze odlišit od té běžné.
Největší problém rajčat je dozrávání?
Příroda zajišťuje, že současně se zráním, červenáním a tvorbou látek odpovědných za chuť a vůni se rajčata začínají zhoršovat. K tomu dochází v důsledku syntézy enzymu, který ničí pektin, což vede ke změkčení a ztrátě tvaru ovoce. V přírodě to rostlina potřebuje k rozptýlení semen. Ovoce měkne, vytváří vynikající prostředí pro mikroorganismy, praská a ztrácí svou prezentaci. Je nemožné oddělit procesy zrání a kažení.
Možná jste si všimli, že rajčata nerovnoměrně zbarvená, se zelenými plochami kolem stopky, chutnají lépe. Taková „ošklivá“ rajčata se však příliš rychle kazí, a proto není výhodné je prodávat v obchodě.
Odkud se v obchodech berou krásná rajčata?
Fotosyntézu u rajčat regulují dva geny – GLK1 a GLK2. Jejich funkce se částečně doplňují a selhání některé z nich nevede k poruchám fyziologie rostliny. Oba geny jsou aktivní v listech. Ve zrajícím ovoci je pouze GLK2. Jeho práce v oblasti stopky je vyšší, což vede k nerovnoměrnému zrání, kdy polovina plodů je již červená a část je stále zelená.
Po mnoho let bylo úsilí chovatelů po celém světě zaměřeno na vývoj „krásných“ odrůd rajčat, jejichž plody jsou rovnoměrně zbarvené, a proto se skladují déle, aniž by ztratily svůj tvar. A pak jednoho dne, během selekce (všimněte si, že genetické modifikace s tím neměly nic společného), gen GLK2 „zlomil“. To určili biologové z USA a Španělska rozluštěním genetického základu takových rajčat.
U rostlin s poškozeným GLK2 mají nezralé plody jednotnou světle zelenou barvu a také jednotně červenají. Zároveň se v nich vlivem snížené úrovně fotosyntézy tvoří méně cukrů a dalších rozpustných látek, což rajče zbavuje chuti a vůně.
Kupující podpořili chovatele
Nezralé plody rajčat s nefunkčním genem GLK2 mají jednotnou světle zelenou barvu a barvu rovnoměrně, déle si zachovávají prodejný vzhled a krásné odrůdy s tímto znakem rychle ovládly regály i pole. A my jako kupující jsme takové odrůdy podpořili peněženkou a dali přednost krásným odrůdám před nevzhlednými. Ale zároveň se v plodech takových rajčat zastavila fotosyntéza, obsahovaly méně cukrů a aromatických látek: rajčata ztratila svou skutečnou chuť.
Genetické inženýrství může opravit rajčata
Nyní je známo, že skupina vědců z několika univerzit – americké, španělské a argentinské – „přidala“ do genomu rajčat pracovní verzi genu GLK2 a „zapnula“ ji. Výsledky byly úspěšné: nová rajčata chutnala lépe a jednotnost barvy zůstala zachována.
Ironií je, že genetické inženýrství, které neprávem obviňujeme ze špatné chuti rajčat, dokázalo napravit a zlepšit to, co šlechtitelé rostlin pokazili.
Možná někdy, až lidstvo pochopí svůj postoj ke genetickým technologiím, budeme moci v obchodech vidět lahodná rajčata. Ale otázka bezpečnosti takových technologií není předmětem tohoto článku.
Přihlaste se k odběru našeho bezplatného e-mailového zpravodaje. V týdenních vydáních najdete:
- Nejlepší nový obsah webu
- Populární články a diskuze
- Zajímavá témata fóra
Náš chat v telegramu
Komunikace v reálném čase v našem telegramovém chatu. Podělte se o své objevy se začátečníky i profesionály. Ukažte obrázky svých rostlin. Zeptejte se zkušených zahradníků!
Máte otázky? Zeptejte se jich na našem fóru. Získejte aktuální doporučení a tipy od ostatních čtenářů a našich autorů. Podělte se o své úspěchy a neúspěchy. Zveřejněte fotografie neznámých rostlin pro identifikaci.
Zveme vás do našich skupin na sociálních sítích. Komentujte a sdílejte užitečné tipy!
- Top publikace
- Nové a zajímavé odrůdy
- Krásná krajinná řešení
