W niezwykłym przełomie, który może zrewolucjonizować sady jabłoniowe, zespół genetyków roślin odkrył wyjątkową mutację w jabłoniach.

Ta mutacja, rezydująca w genie znanym jako MdLAZY1A, powoduje, że drzewa wykazują „płaczącą” architekturę, w której gałęzie rosną w trajektorii skierowanej w dół.

Odkrycie może utorować drogę do zwiększenia produktywności owoców, zmiany metod uprawy jabłek i obniżenia kosztów pracy.

Uprawa jabłek

Od ponad stu lat uprawa jabłek obejmuje praktykę, w której hodowcy pochylają gałęzie młodych jabłoni w dół, aby zwiększyć wydajność upraw.

Chociaż dokładne podstawy naukowe stojące za poprawą plonów dzięki wyginaniu gałęzi są nadal badane, naukowcy zauważyli, że ta metoda przekierowuje więcej zasobów, takich jak węgiel i inne składniki odżywcze, ze wzrostu wegetatywnego – gałęzi i liści – w kierunku wzrostu reprodukcyjnego, który obejmuje kwitnienie i owocowanie.

Przedmiot badania

Co ciekawe, natura wykazuje pewne przypadki, w których drzewa naturalnie przyjmują ten płaczący wzrost, ale te przypadki są raczej rzadkie. W bieżącym badaniu, opublikowanym w czasopiśmie Fizjologia roślinnaukowcy postanowili zbadać podłoże genetyczne stojące za tak niezwykłymi wzorcami wzrostu

Starszy autor badania, Kenong Xu, jest profesorem nadzwyczajnym w School of Integrative Plant Science Horticulture Section w Cornell AgriTech w College of Agriculture and Life Sciences.

„Odkrycia przedstawione w tym artykule można wykorzystać do tego, aby istniejące odmiany jabłek rosły nieco w dół i / lub z bardziej rozłożystymi gałęziami, dzięki czemu mogą być bardziej produktywne i mogą zaoszczędzić na kosztach pracy przy wiązaniu gałęzi” – powiedział profesor Xu.

Jak przeprowadzono badanie

Droga do zidentyfikowania tego genu opierała się na podejściu „genetyki naprzód”. W ramach tej metody naukowcy zbadali obserwowalne cechy u ponad 1000 potomstwa płaczących odmian.

Eksperci segregowali to potomstwo na podstawie wykazanych wzorców wzrostu, izolując płacz i normalny wzrost. Następnie, wykorzystując zaawansowane techniki sekwencjonowania genetycznego, porównali te dwie grupy, aby określić determinantę genetyczną.

Rzadka mutacja genu

Mutacja w genie MdLAZY1A zidentyfikowana w tym badaniu nie jest powszechna. Naukowcy odkryli, że mniej niż jeden procent drzew ma ten allel lub odmianę, która wywołuje płaczący wzrost.

Ale niedobór tej naturalnej mutacji nie jest ślepą uliczką dla naukowców. Po wskazaniu tej pojedynczej substytucji nukleotydu w genie MdLAZY1A, genetycy roślin mogą zastosować rewolucyjną technologię edycji genów CRISPR/Cas-9 do uprawy odmian jabłoni wykazujących wzrost podobny do płaczu.

„Nasz zespół potwierdził to w wielu badaniach transgenicznych. Wprowadziliśmy ten allel do standardowej odmiany jabłek Royal Gala i obserwowaliśmy, jak drzewo rośnie w dół” – wyjaśnił Xu.

Więcej o jabłoniach

Jabłonie (Malus domestica) to jedne z najczęściej uprawianych drzew owocowych na świecie, cenione za chrupiące, słodkie owoce, którymi ludzie cieszą się od tysięcy lat. Istnieje ponad 7500 znanych odmian jabłek o smaku od słodkiego do cierpkiego i kolorze od głębokiego szkarłatu do złocistożółtego.

Jabłoń może osiągnąć wysokość do 12 metrów i jest uprawiana głównie w chłodniejszym klimacie, gdzie zimą przechodzi w stan uśpienia. Jabłonie są liściaste, co oznacza, że ​​co roku gubią liście, a na wiosnę wytwarzają piękne białe lub różowe kwiaty, które ostatecznie ustępują miejsca owocom.

Jabłonie są zapylaczami krzyżowymi, co oznacza, że ​​potrzebują innych jabłoni w pobliżu, aby ułatwić zapylanie. Zwykle robią to pszczoły, które przenoszą pyłek z kwiatów jednej jabłoni na drugą, co prowadzi do zapłodnienia i produkcji jabłek.

Oprócz owoców jabłonie były historycznie cenione ze względu na twarde, gęste drewno, które można wykorzystać do różnych celów, w tym do produkcji mebli i instrumentów muzycznych.

Z naukowego punktu widzenia jabłonie od dawna są przedmiotem badań, ponieważ posiadają złożoną strukturę genomu. To, wraz z ich długą historią uprawy, doprowadziło do dużej różnorodności genetycznej wśród odmian jabłek, z których każda ma swój niepowtarzalny smak, kolor i odporność na choroby.

Ostatnie badania, takie jak wspomniane badanie Cornella, mają na celu lepsze zrozumienie składu genetycznego jabłoni oraz tego, w jaki sposób można manipulować niektórymi cechami, takimi jak „płaczący” wzrost gałęzi, w celu poprawy plonów i wydajności w sadach jabłoniowych.

Takie odkrycia mają istotne implikacje dla światowego przemysłu jabłkowego, potencjalnie prowadząc do zwiększenia produktywności i obniżenia kosztów pracy.

—-

Sprawdź nas w EarthSnap, bezpłatnej aplikacji stworzonej przez Erica Rallsa i Earth.com.