Naukowcom z Uniwersytetu Hebrajskiego udało się opracować odmiany pomidorów, które mogą dawać wysokie plony nawet w ekstremalnych warunkach suszy. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie PNAS.

Badania prowadzili doktorant Shai Torgeman i profesor Dani Zamir z Wydziału Rolnictwa, Żywności i Środowiska Uniwersytetu Hebrajskiego. Wykorzystując dogłębną analizę, naukowcy zidentyfikowali interakcje między dwoma regionami genomu pomidora, prowadzące do zwiększenia plonów. Odkryli również, że nowa odmiana pomidora zużywa mniej wody, a nawet zwiększa plony w ekstremalnych warunkach pogodowych.

Zdaniem naukowców wyniki świadczą o skuteczności wykorzystania dzikich gatunków do uprawy i ulepszania roślin w rolnictwie. Unikalna struktura nowej populacji, która umożliwia precyzyjne mapowanie genów pomidorów i identyfikację wzajemnych efektów, ma potencjał do szerokiego zastosowania również w innych roślinach z korzyścią dla zwiększenia przyszłej produktywności.

Pomidory uprawiane w warunkach polowych wymagają ochrony przed szkodnikami, nawożenia i okresowego podlewania. Kryzys klimatyczny i dotkliwe niedobory wody na całym świecie wymagają jednak alternatywnych odmian i nowych metod uprawy, gwarantujących rolnikom odpowiednie zyski. Naukowcy skrzyżowali dwa rodzaje gatunków pomidorów – dzikiego pomidora z pustyń zachodniego Peru i pomidora uprawnego – w celu określenia, które regiony genomu wpływają na ważne cechy rolnicze, takie jak plony. Od ponad czterech lat w laboratorium profesora Zamira przeprowadzono sekwencjonowanie DNA i obszerną analizę danych 1400 roślin.

„Badania złożonych cech roślin, takich jak wydajność i odporność na suszę, opierały się na znacznie mniejszych populacjach liczących 200 gatunków” — wyjaśnił Torgeman. „Uniemożliwia to identyfikację wszystkich interakcji (epistazy) między genami, a także ich wpływu na ważne cechy rolnicze. W tym badaniu skrzyżowaliśmy genetycznie dwa różne gatunki pomidorów i udowodniliśmy, że wykorzystując większą populację i większą mapa genetyczna zawierająca tysiące markerów, możliwe jest zidentyfikowanie obszarów w genomie, w których występują interakcje zwiększające wydajność”.

Dzięki analizie genetycznej odmian pomidorów naukowcom udało się zidentyfikować dwa regiony w genomie dzikich gatunków. Pojedynczo każdy z nich nie ma wpływu na uprawę, ale gdy te regiony genomu pojawiają się razem, ma to znaczący wpływ na płodność, nawet w suchych warunkach. Wyniki badań wykazały, że dwa regiony na różnych chromosomach spowodowały 20-50% wzrost ogólnego plonu pomidorów w warunkach nawadniania, jak również w warunkach suszy.

„Teraz, w oparciu o opublikowaną wiedzę, uprawiamy nowe odmiany z zamiarem komercjalizacji ich na rynku spożywczym” – podsumowuje Torgeman.

Badania przeprowadzono w ramach współpracy naukowej z Unią Europejską w programie „Horyzont 2020”.

Źródło: en.huji.ac.il