Paradicsom Új termés először a genom szerkesztésével
Brazíliából, az Egyesült Államokból és Németországból érkező tudósok egy vadon termő növényből - a mai paradicsom őse - először hoztak létre új termesztett növényt a genomszerkesztés modern folyamatának felhasználásával.
2018. október 4. - 11:50 órakor dr. Christina Heimken
Az új termesztett paradicsom (jobbra) különféle háziasítási jellemzőkkel rendelkezik, amelyek megkülönböztetik a vad növénytől (balra). Kép: Agustin Zsögön/Nature Biotechnology.
Olyan növények, mint a búza és a kukorica Van egy Több ezer éves tenyésztési folyamaton megy keresztül. Ennek során az emberek fokozatosan megváltoztatták a vadon termő növények tulajdonságait annak érdekében, hogy alkalmazkodjanak az igényeikhez. Az egyik motívum a magasabb hozam volt és az. Mikor "Mellékhatás" tenyésztés vezetett a csökkent genetikai sokféleség és egyéb hasznos tulajdonságok elvesztése. Ezt mutatja többek között a modern fajták fokozott betegségérzete, rossz íze és csökkent vitamin- és tápanyagtartalma. Brazília, USA és Németország tudósai most először generáltak egy vadon termő növényből új termesztett növényt egy generáción belül, a modern genomszerkesztési folyamat, a CRISPR-Cas9 segítségével: Egy "vad paradicsomból" kiindulva egyszerre hoztak létre különféle hasznos növényi jellemzőket a vadon élő növény értékes genetikai tulajdonságainak elvesztése nélkül. Az eredményeket a "Nature Biotechnology" folyóirat aktuális számában teszik közzé.
"Az új módszer lehetővé teszi számunkra, hogy a semmiből induljunk, és kezdjük elölről a háziasítási folyamatot" - mondja Prof. Dr. biológus. Jörg Kudla, a Münsteri Westphalian Wilhelms Egyetem munkatársa, aki és csapata részt vesz a vizsgálatban. „Használhatjuk a növénygenetikával és a háziasítással kapcsolatos összes tudást, amelyet a kutatók az elmúlt évtizedekben felhalmoztak. Meg tudjuk őrizni a vadon élő növények genetikai potenciálját és különösen értékes tulajdonságait, ugyanakkor a lehető legrövidebb idő alatt előállíthatjuk a modern növények kívánt tulajdonságait. ”A kutatók mintegy hároméves munkát fektettek tanulmányaikba.
A tudós úgy választott Indító üzem úttörő projektjéhez a vad Solanum pimpinellifolium paradicsom Dél-Amerikából, a mai termesztett paradicsom ősei. A vadon termő növénynek csak borsó nagyságú gyümölcsei vannak, és alacsony a hozama - két tulajdonság miatt alkalmatlan termesztett növényként. Másrészt a gyümölcsök aromásabbak, mint a modern paradicsomok, amelyek termesztésük során elvesztették ízüket. A vadon termő gyümölcsök több likopint is tartalmaznak. Ez az úgynevezett radikális elkapó, technikailag antioxidáns, egészségesnek tekinthető, és ennek fényében kívánatos összetevő.
A tudósok a vadon termő növényeket a „Multiplex-CRISPR-Cas9” segítségével módosították úgy, hogy a lánynövények hat génben kis genetikai változásokat hordoztak. Ezeket a kulcsfontosságú géneket az elmúlt évek kutatásai során azonosították, és a háziasított paradicsom jellemzőinek genetikai kulcsának tekintik őket. Konkrétan a tudósok a következő változásokat hajtották végre a vad paradicsommal szemben: A gyümölcs háromszor akkora, mint a vadon termő növényé, ami megfelel egy koktélparadicsom méretének. A gyümölcsök száma tízszeres, alakja oválisabb, mint a kerek vadgyümölcsé. Ez a tulajdonság azért népszerű, mert az ovális gyümölcsök kevésbé esnek ki eséskor, mint kerek rokonaik. A növényeknek kompaktabb szokásuk is van.
A egy másik fontos új funkció: A Likopintartalom az újnál termesztett paradicsom több mint kétszer olyan magas, mint a vadon élő szülőfajoknál, sőt ötszöröse olyan magas, mint a vadon élő szülőfajokban hagyományos koktélparadicsom. „Ez egy nagyon meghatározó újítás, amelyet nem lehet hagyományos tenyésztett paradicsommal tenyésztés útján elérni. A likopin segíthet megelőzni a rákot és a szív- és érrendszeri betegségeket. Egészségügyi szempontból az általunk létrehozott paradicsom valószínűleg hozzáadott értéket képvisel a hagyományos termesztett paradicsomhoz és más zöldségekhez képest, amelyek csak nagyon korlátozott mennyiségben tartalmaznak likopint. ”- hangsúlyozza Jörg Kudla. Eddig a tenyésztők hiába próbálták újra növelni a likopintartalmat a termesztett paradicsomban. Azokban az esetekben, amikor ez sikerült, a béta-karotintartalom rovására ment, amelynek szintén sejtvédő hatása van, ezért értékes összetevő.
Jörg Kudla összefoglalja a modern nemesítés dilemmáját: „A mai hasznos növények a tenyésztés révén jöttek létre - minden előnyükkel és hátrányukkal együtt. Számos tulajdonság, például az ellenálló képesség elveszett, és csak akkor nyerhető vissza - ha egyáltalán - a vadon élő növényekkel évtizedekig tartó fáradságos keresztezéssel. Mivel a számos gén kölcsönhatása által meghatározott tulajdonságok nem állíthatók helyre a klasszikus tenyésztéssel. A háziasítás sok szempontból egyirányú utcára hasonlít. A modern genomszerkesztéssel kihasználhatjuk a vadon élő növény előnyeit és megoldhatjuk ezt a szaporodási problémát. Röviden: A molekuláris „de novo háziasítás” eltitkolja óriási lehetőségeket rejt magában - arra is hogy új kívánatos tulajdonságokat hozzanak létre.„Ezenkívül most lehetővé válik például a nagyon egészséges, de az emberek által még nem használt vagy csak nagyon korlátozott mértékben használt növények átalakítása a gyümölcsök célzott kibővítésével vagy más háziasítási jellemzők javításával teljesen új hasznos növényekké.
A módszerhez: A A tudósok a CRISPR-Cas9 módszert alkalmazták, körül Gének ban,-ben Solanum pimpinellifolium paradicsom növény keresztül ún A funkciómutációk elvesztésének specifikus inaktiválása. Az így genetikailag módosított növények közül a növekedés után megfelelő anyanövényeket választottak ki. A kutatók leánynövényeiket vizsgálták kívülről látható tulajdonságaik szempontjából, és elemezték tulajdonságait. A tanulmányban részt vettek a Viçosai Szövetségi Egyetem és a São Paulo Egyetem (Brazília), a Minnesotai Egyetem (USA) és a Münsteri Westphalian Wilhelms Egyetem (Németország) tudósai. A munkát anyagilag támogatta a Szövetségi Oktatási és Kutatási Minisztérium, valamint a brazil oldalon a felsőoktatást finanszírozó CAPES ügynökség, a Nemzeti Kutatási Tanács CNPq és a FAPESP kutatószervezet. (Forrás: Westfälische Wilhelms-Universität Münster)