Ученые хотят вернуть томатам вкус, потерянный при селекции современных сортов
Ученые из Института Бойса Томпсона (BTI) определили генетические механизмы, влияющие на вкус, цвет, аромат и другие качества томатов. Полученные данные могут помочь селекционерам создавать более вкусные и питательные сорта без потери урожайности и других важных характеристик.
Об этом пишет Glavagronom.
На протяжении многих поколений селекция позволила сделать томаты крупнее, плотнее, урожайнее и более пригодными для транспортировки. Однако эти улучшения сопровождались ухудшением вкусовых качеств. Одомашнивание и селекция также привели к существенному сокращению генетического разнообразия культуры.
По словам исследователей, часть утраченных свойств сохранилась у диких родственников томата. Некоторые из них отличаются высоким содержанием красного пигмента ликопина, другие иначе накапливают сахар, а такие виды, как Solanum pennellii и Solanum neorickii, вовсе не краснеют. Селекционеры давно стремились выяснить, какие именно генетические факторы отвечают за эти признаки и какие из них можно использовать в современных сортах.
Новое исследование, опубликованное в журнале Genome Biology, позволило составить подробную карту таких факторов. Команда ученых сравнила работу генов культурного томата и трех его диких родственников в различных тканях плода на разных этапах развития и созревания. Это помогло выявить генетические «переключатели», которые регулируют цвет, сладость, горечь и аромат плодов.
Исследование проводили старший научный сотрудник Кармен Катала, профессор Чжанцзюнь Фэй и ученый Министерства сельского хозяйства США Джеймс Джованнони.
Как отметила Кармен Катала, дикие томаты обладают широким набором ценных качеств, однако их внедрение в современные сорта часто сопровождается появлением нежелательных признаков.
«Дикорастущие томаты – это огромный кладезь разнообразия вкусов, питательных веществ и устойчивости к внешним воздействиям, но придание этих свойств современным сортам может происходить за счет других характеристик, над улучшением которых селекционеры работали десятилетиями, таких как урожайность, размер плодов или срок хранения. Этому можно противопоставить точную информацию о том, как контролируются гены, отвечающие за такие свойства».
Для исследования ученые скрестили культурный томат с каждым из трех диких видов и получили гибридные растения. Такой подход позволил изучить работу копий генов обоих родителей в одинаковых условиях.
Как пояснил Чжанцзюнь Фэй, именно гибриды дали возможность точно определить происхождение различий в активности генов.
«Гибрид дает нам возможность провести контролируемый эксперимент в естественных условиях. Обе версии каждого гена находятся в одних и тех же клетках и получают одни и те же регуляторные сигналы. Если одна версия более активна, чем другая, мы знаем, что эта разница записана в ДНК рядом с этим геном».
Исследователи измеряли активность генов в трех тканях плода: мясистой внешней стенке, плаценте и желеобразном веществе вокруг семян. Анализ проводился на четырех стадиях развития и созревания плодов. Результаты показали, что многие генетические «переключатели» работают только в определенной ткани и на конкретном этапе развития.
По словам Джеймса Джованнони, ранее селекционерам не хватало инструментов для точного определения генов, отвечающих за нужные признаки.
«Селекционеры всегда знали, что дикие томаты обладают ценными свойствами, но их использование в селекции приводит к появлению нежелательных признаков, что требует трудоемкой очистки. Им не хватало способа определить, какая из тысяч генетических различий отвечает за тот или иной признак, чтобы сделать селекцию более целенаправленной. Теперь мы можем указать на конкретные гены для селекции, которые влияют на определенные ткани в определенные моменты развития и созревания плодов».
Для поддержки дальнейших исследований и селекционной работы ученые открыли доступ к собранным данным, включая два недавно расшифрованных генома диких томатов.
