Αυτό προκύπτει από τη μελέτη μιας ομάδας ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Αρκάνσας, χάρη στην οποία θα είναι δυνατή η επιλογή φυτών χωρίς αγκάθια ήδη από το στάδιο του δενδρυλλίου.
Η καλλιέργεια μούρων υφίσταται μια βαθιά μεταμόρφωση, λόγω της συνεχώς αυξανόμενης ζήτησης και του συνεχώς αυξανόμενου κόστους παραγωγής, που απαιτεί πιο ευέλικτες ποικιλίες που μπορούν να προσαρμοστούν σε διαφορετικά συστήματα καλλιέργειας. Μεταξύ των πρωταγωνιστών αυτής της αλλαγής είναι το βατόμουρο ( Rubus subgenus Rubus ), ένα φυτό που εκτιμάται για τον καρπό του αλλά είναι δύσκολο στη διαχείριση. Μεταξύ των κύριων προκλήσεων για τους καλλιεργητές είναι τα αγκάθια στα κλαδιά: εκτός από το ότι αποτελούν κίνδυνο για την ασφάλεια κατά τη συγκομιδή, μπορούν να βλάψουν τον καρπό και να μειώσουν τη διάρκεια ζωής του. Για το λόγο αυτό, ένας από τους πρωταρχικούς στόχους των προγραμμάτων βελτίωσης είναι η ανάπτυξη βατόμουρων χωρίς αγκάθια.
Σε αυτό το πλαίσιο, μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Αρκάνσας των ΗΠΑ έκανε ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός , οι οποίοι εντόπισαν το γονίδιο που ευθύνεται για την παρουσία αγκαθιών στα βατόμουρα . Η ανακάλυψη, που υποστηρίζεται από το Εθνικό Ινστιτούτο Τροφίμων και Γεωργίας του Υπουργείου Γεωργίας των Ηνωμένων Πολιτειών (USDA), επιτρέπει στους προγνωστικούς παράγοντες να προβλέπουν, ξεκινώντας από το στάδιο του δενδρυλλίου, εάν ένα φυτό θα αναπτυχθεί με ή χωρίς αγκάθια, χάρη σε ταχείες γενετικές δοκιμές που εξαλείφουν την ανάγκη αναμονής για την ωρίμανση των στελεχών.
Ένας μακρύς δρόμος για βατόμουρα χωρίς αγκάθια
Το πρόβλημα των αγκαθιών δεν είναι καινούργιο. Αρκετές ποικιλίες χωρίς αγκάθια έχουν ήδη αναπτυχθεί, αλλά δεν έχουν αποδειχθεί όλες οι στρατηγικές πρακτικές για την αναπαραγωγή. Ορισμένες ποικιλίες χωρίς αγκάθια προέρχονται από κυτταρικές χίμαιρες, στις οποίες μόνο το εξωτερικό στρώμα του φυτού, η επιδερμίδα, εκφράζει το χαρακτηριστικό χωρίς αγκάθια. Για να διατηρηθεί αυτό το χαρακτηριστικό, είναι απαραίτητο να πολλαπλασιάζονται κύτταρα μόνο από το μεταλλαγμένο κορυφαίο μερίστωμα, μια πολύπλοκη διαδικασία που καθιστά αυτά τα φυτά δύσκολα στη χρήση σε αναπαραγωγή μεγάλης κλίμακας.
Υπάρχουν επίσης κυρίαρχες γενετικές ποικιλίες, όπως η ποικιλία Austin Thornless , αλλά έχουν σημαντικά μειονεκτήματα: τα κλαδιά χωρίς αγκάθια φτάνουν σε ύψος μόνο τα 30 cm και το φυτό τείνει να έχει μια συνήθεια πτώσης, η οποία είναι ακατάλληλη για τα σύγχρονα συστήματα καλλιέργειας φρέσκιας αγοράς. Η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη λύση σήμερα στα προγράμματα βελτίωσης τετραπλοειδών βατόμουρων προέρχεται από την ποικιλία Merton Thornless , η οποία αναπτύχθηκε στο Ινστιτούτο John Innes στο Ηνωμένο Βασίλειο. Ωστόσο, αυτή η ποικιλία έχει και περιορισμούς: η αρχιτεκτονική πτώσης των φυτών έρχεται σε αντίθεση με τον στόχο της απόκτησης όρθιων φυτών, απαιτώντας πρόσθετη εργασία για την επιλογή απογόνων με τη σωστή συνήθεια. Ακριβώς για να ξεπεραστούν αυτοί οι περιορισμοί, η σύγχρονη έρευνα επικεντρώνεται στην ακριβή αναγνώριση του γενετικού τόπου που είναι υπεύθυνος για τα στελέχη χωρίς αγκάθια, ανοίγοντας νέες δυνατότητες για την αναπαραγωγή πιο διαχειρίσιμων και ασφαλών βατόμουρων.
Αλληλούχιση DNA και ταυτοποίηση του βασικού γονιδίου
Για να το πετύχουν αυτό, οι ερευνητές ανέλυσαν ένα μεγάλο δείγμα 374 ποικιλιών βατόμουρου , συμπεριλαμβανομένων αγκαθωτών και αγκαθωτών φυτών. Σε αυτές περιλαμβάνονταν τοπικές ποικιλίες, δύο ιστορικές διπλοειδείς ποικιλίες ( Hillquist και Burbank Thornless ) και δέκα παραδοσιακές ποικιλίες που δεν καλλιεργούνται τοπικά.
Στόχος ήταν να κατανοηθεί ποιες γενετικές παραλλαγές συνδέονταν με την παρουσία ή την απουσία αγκαθιών στα κλαδιά. Για το σκοπό αυτό, πραγματοποιήθηκε αλληλούχιση DNA υψηλής ακρίβειας , εστιάζοντας σε χιλιάδες συγκεκριμένες θέσεις στο γονιδίωμα, γνωστές ως SNPs ( Single Nucleotide Polymorphisms ). Μετά από αυστηρό ποιοτικό έλεγχο, επιλέχθηκαν περίπου 66.000 SNPs, ένας επαρκής αριθμός για την κατασκευή ενός εξαιρετικά λεπτομερούς γενετικού χάρτη και τον εντοπισμό περιοχών DNA που ενδεχομένως ευθύνονται για το χαρακτηριστικό χωρίς αγκάθια .
HOX3: το γονίδιο που ευθύνεται για τα βατόμουρα χωρίς αγκάθια
Συνδυάζοντας γενετικά δεδομένα με παρατηρήσεις για την παρουσία αγκαθιών, οι ερευνητές εντόπισαν μια ενιαία περιοχή του DNA που θα μπορούσε σχεδόν πλήρως να εξηγήσει το χαρακτηριστικό «χωρίς αγκάθια». Αυτή η περιοχή βρίσκεται στο χρωμόσωμα Ra04 και περιέχει 684 SNPs (γενετικές παραλλαγές) που συνδέονται στενά με την έλλειψη αγκάθων. Μεταξύ αυτών, ένα μόνο «κορυφαίο SNP» αποδείχθηκε τόσο προγνωστικό που τους επέτρεψε να προσδιορίσουν με ακρίβεια 97,6% εάν ένα φυτό θα ήταν αγκαθωτό ή όχι.
Υπάρχουν όμως και άλλα. Σε αυτήν την περιοχή έχουν εντοπιστεί πέντε γονίδια που ενδεχομένως εμπλέκονται στην ανάπτυξη εξωτερικών ιστών, τριχωμάτων (τριχωμάτων) και αγκαθιών. Μεταξύ αυτών, το πιο ελπιδοφόρο είναι το γονίδιο HOX3 ( Ra_g19498 ) , το οποίο είναι ήδη γνωστό σε άλλα φυτά για τον ρόλο του στην ανάπτυξη της επιφάνειας των κλαδιών. Για να επιβεβαιώσουν τα αποτελέσματα, οι ερευνητές ανέλυσαν ολόκληρα τα γονιδιώματα 17 ποικιλιών βατόμουρου, τόσο αγκαθωτών όσο και χωρίς αγκάθια, ανακαλύπτοντας μια μόνο μετάλλαξη στο γονίδιο HOX3 (που ονομάζεται "παρανόηση") που αλλάζει ένα αμινοξύ στην πρωτεΐνη που παράγεται από το γονίδιο: αυτή η μετάλλαξη, που υπάρχει σε όλα τα φυτά χωρίς αγκάθια και απουσιάζει από αυτά με αγκάθια, φαίνεται να είναι το κλειδί για το χαρακτηριστικό χωρίς αγκάθια .
Γενετικοί δείκτες για τους εκτροφείς
Για να μετατρέψουν αυτήν την ανακάλυψη σε ένα πρακτικό εργαλείο, οι ερευνητές ανέπτυξαν τρεις αξιόπιστους γενετικούς δείκτες KASP, που ονομάζονται thorn1, thorn2 και thorn3 . Δοκιμασμένοι σε 626 φυτά, οι δείκτες προέβλεψαν την παρουσία ή την απουσία αγκαθιών με ακρίβεια 96-97% . Οι Thorn1 και thorn2 , ειδικότερα, αποδείχθηκαν οι πιο ακριβείς, επιτρέποντας στους καλλιεργητές να επιλέγουν φυτά χωρίς αγκάθια από τα πρώιμα στάδια ανάπτυξης , επιταχύνοντας την ανάπτυξη νέων ποικιλιών φρέσκιας αγοράς.
Η ανακάλυψη του γονιδίου HOX3 και η ανάπτυξη γενετικών δεικτών αποτελούν μια σημαντική ανακάλυψη στην αναπαραγωγή βατόμουρων. Ενώ το ακριβές γονίδιο που ευθύνεται για τα αγκάθια δεν έχει ακόμη επιβεβαιωθεί, τα εργαλεία που αναπτύχθηκαν προαναγγέλλουν μια νέα εποχή στην αναπαραγωγή βατόμουρων, επιτρέποντας τη δημιουργία ποικιλιών που είναι πιο εύκολο να καλλιεργηθούν, ασφαλείς στη συγκομιδή και πιο κατάλληλες για την αγορά νωπών προϊόντων. Αυτό αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς την αναπαραγωγή βατόμουρων σε μεγάλη κλίμακα χωρίς αγκάθια.
Federica Del Vecchio
© fruitjournal.com
