Автор: Дарья Колмина
"Питерские заметки", 19.09.2023:
Супермаркетные помидоры могут быть нежными и легко деформируются, но помидоры, выращенные для консервирования, намного прочнее. Даже созрев на ветке, они остаются неповрежденными после сбора с помощью огромных сельскохозяйственных машин, которые вырывают растения по рядам, выбрасывают плоды и загружают их в грузовики. Эта прочность делает такие помидоры дешевыми в выращивании, но они несколько скучны на вкус; обычно их используют для приготовления соусов.
Теперь исследователи открыли ген, который делает консервированные помидоры, как правило, сорта Рома, прочными и формой похожими на яйцо. Это открытие может позволить селекционерам создавать сорта помидоров, которые будут вкусными, но при этом достаточно прочными для сбора машинами. "Это точно поможет", - говорит Денис Тиман, биохимик, изучающий вкус помидоров в Университете Флориды, но не участвовавший в этой работе.
Сбор помидоров машинами стал возможным только в 1960-х годах с появлением плодов, которые могли выдержать грубую обработку. Индустрия резко расширилась, стоимость уменьшилась, и заводы по производству соусов процветали. Эти предприятия по обработке тонн и тонн фруктов "похожи на маленькие нефтеперерабатывающие заводы с большими трубами, перекачивающими помидоры", говорит Джеймс Джованнони, растительный биолог из Министерства сельского хозяйства США.
Этот прогресс показался полезным всем, кроме тех, кто ценит вкус помидоров, потому что селекционерам было трудно внедрить такую прочность в свежие сорта, предназначенные для рынка. Их все равно приходилось собирать вручную, в состоянии незрелых и каменных, чтобы они выдерживали транспортировку и обработку.
На протяжении нескольких лет Чуань Ли, генетик растений из Шаньдунского сельскохозяйственного университета, работал над решением этой проблемы. В новом исследовании он и его коллеги решили найти ген, который делает помидоры сорта Рома прочными и формой похожими на яйцо. Его приблизительное местоположение было уже известно, но сам ген оказался неуловимым. Команда Ли скрестила два сорта помидоров и посадила более 14 000 семян, чтобы найти потомство с правильной формой и помочь им точно определить ген. Дальнейшие эксперименты показали, что ген, известный как Solyc08g061910, контролирует сотни других генов, участвующих в росте клеток в развивающемся плоде.
Исследователи обнаружили, что обычная версия гена Solyc08g061910, обнаруживаемая практически во всех диких и культивируемых помидорах, плотно регулирует рост клеток. Это означает, что завязь цветка растет равномерно во всех направлениях, создавая круглый плод. Но мутация, которая происходит в помидорах Рома, позволяет клеткам быстрее расти в одном направлении - от конца к концу - так что плод приобретает форму яйца.
Затем Ли и его коллеги выключили ген Solyc08g061910 с помощью метода редактирования генов CRISPR у помидоров круглой формы, известных как TB0249. Этот трюк повторил мутацию, обнаруженную в помидорах Рома. Когда экспериментальные растения выросли и зацветели, у них появились удлиненные плоды, такие же, как у Ром. В другом тесте команда получила такой же результат с другим свежим сортом помидоров, называемым Айлса Крейг, который когда-то широко выращивался на коммерческой основе и легко подвергался модификации с помощью редактирования генов.
Чтобы подтвердить прочность плодов, исследователи раздавили почти 150 помидоров в лабораторном прессе, чтобы измерить их прочность, похожую на испытание на прочность автомобилей. "Сок брызгается как взрыв", - говорит Ли. Выключение гена не изменило вкус ни TB0249, ни Айлса Крейг.
Для того чтобы такие помидоры могли появиться на рынке, требуется дополнительное исследование. Растения должны иметь не только прочные плоды для сбора машинами, но и чтобы помидоры созревали все сразу. В отличие от этого, свежие сорта помидоров продолжают плодоносить в течение всего лета. Кроме того, Ли говорит, исследователи захотят добавить мутацию в ген, называемый jointless, чтобы предотвратить повреждения во время транспортировки.
Даже в этом случае потребители могут решить, что помидор формы Рома "не самое лучшее, чтобы нарезать его и класть в бутерброд", - говорит Джованнони. Производители пищевых продуктов и быстрого питания также предпочитают большие куски из круглых помидоров.
Вероятно, возможно увеличить размер помидора формы Рома, говорит Тиман, потому что гены, отвечающие за размер плода, известны. Она оптимистично смотрит на перспективы дешевых, подходящих для бутербродов помидоров с длительным сроком хранения, которые все равно вкусные.
Теперь исследователи открыли ген, который делает консервированные помидоры, как правило, сорта Рома, прочными и формой похожими на яйцо. Это открытие может позволить селекционерам создавать сорта помидоров, которые будут вкусными, но при этом достаточно прочными для сбора машинами. "Это точно поможет", - говорит Денис Тиман, биохимик, изучающий вкус помидоров в Университете Флориды, но не участвовавший в этой работе.
Сбор помидоров машинами стал возможным только в 1960-х годах с появлением плодов, которые могли выдержать грубую обработку. Индустрия резко расширилась, стоимость уменьшилась, и заводы по производству соусов процветали. Эти предприятия по обработке тонн и тонн фруктов "похожи на маленькие нефтеперерабатывающие заводы с большими трубами, перекачивающими помидоры", говорит Джеймс Джованнони, растительный биолог из Министерства сельского хозяйства США.
Этот прогресс показался полезным всем, кроме тех, кто ценит вкус помидоров, потому что селекционерам было трудно внедрить такую прочность в свежие сорта, предназначенные для рынка. Их все равно приходилось собирать вручную, в состоянии незрелых и каменных, чтобы они выдерживали транспортировку и обработку.
На протяжении нескольких лет Чуань Ли, генетик растений из Шаньдунского сельскохозяйственного университета, работал над решением этой проблемы. В новом исследовании он и его коллеги решили найти ген, который делает помидоры сорта Рома прочными и формой похожими на яйцо. Его приблизительное местоположение было уже известно, но сам ген оказался неуловимым. Команда Ли скрестила два сорта помидоров и посадила более 14 000 семян, чтобы найти потомство с правильной формой и помочь им точно определить ген. Дальнейшие эксперименты показали, что ген, известный как Solyc08g061910, контролирует сотни других генов, участвующих в росте клеток в развивающемся плоде.
Исследователи обнаружили, что обычная версия гена Solyc08g061910, обнаруживаемая практически во всех диких и культивируемых помидорах, плотно регулирует рост клеток. Это означает, что завязь цветка растет равномерно во всех направлениях, создавая круглый плод. Но мутация, которая происходит в помидорах Рома, позволяет клеткам быстрее расти в одном направлении - от конца к концу - так что плод приобретает форму яйца.
Затем Ли и его коллеги выключили ген Solyc08g061910 с помощью метода редактирования генов CRISPR у помидоров круглой формы, известных как TB0249. Этот трюк повторил мутацию, обнаруженную в помидорах Рома. Когда экспериментальные растения выросли и зацветели, у них появились удлиненные плоды, такие же, как у Ром. В другом тесте команда получила такой же результат с другим свежим сортом помидоров, называемым Айлса Крейг, который когда-то широко выращивался на коммерческой основе и легко подвергался модификации с помощью редактирования генов.
Чтобы подтвердить прочность плодов, исследователи раздавили почти 150 помидоров в лабораторном прессе, чтобы измерить их прочность, похожую на испытание на прочность автомобилей. "Сок брызгается как взрыв", - говорит Ли. Выключение гена не изменило вкус ни TB0249, ни Айлса Крейг.
Для того чтобы такие помидоры могли появиться на рынке, требуется дополнительное исследование. Растения должны иметь не только прочные плоды для сбора машинами, но и чтобы помидоры созревали все сразу. В отличие от этого, свежие сорта помидоров продолжают плодоносить в течение всего лета. Кроме того, Ли говорит, исследователи захотят добавить мутацию в ген, называемый jointless, чтобы предотвратить повреждения во время транспортировки.
Даже в этом случае потребители могут решить, что помидор формы Рома "не самое лучшее, чтобы нарезать его и класть в бутерброд", - говорит Джованнони. Производители пищевых продуктов и быстрого питания также предпочитают большие куски из круглых помидоров.
Вероятно, возможно увеличить размер помидора формы Рома, говорит Тиман, потому что гены, отвечающие за размер плода, известны. Она оптимистично смотрит на перспективы дешевых, подходящих для бутербродов помидоров с длительным сроком хранения, которые все равно вкусные.