Szimpatika – Hogyan lett gömbölyű a paradicsom?

Ha Gombóc Artúr csokoládé helyett paradicsomrajongó lett volna, a kedvenceit számba vevő csokoládéfelsorolása ma már ugyanúgy megállná a helyét a paradicsomokra is: piros paradicsom, sárga paradicsom, gömbölyű paradicsom, apró paradicsom, csíkos paradicsom, lugasparadicsom, zöld paradicsom, fekete paradicsom, hosszúkás paradicsom, ökörszív paradicsom, salátaparadicsom, datolyaparadicsom, befőző paradicsom, körteparadicsom… De vajon milyen genetikai változások vezettek el ehhez a sokféleséghez?

A Howard Hughes Orvosi Intézet számolt be egy új kutatásról, amelyben az intézet növénygenetikusa, Zachary Lippmann és csapata, egy nagy nemzetközi kutatógárdával a paradicsom mai tulajdonságait meghatározó genetikai változatokat tárta fel. A vizsgálat a legnagyobb és legátfogóbb elemzés, amelyet genetikai növényvariációk terén valaha végeztek, és segítséget adhat mind a paradicsom, mind más növények további javításához.

Lippman és kollégái számtalan, eddig rejtett mutációt azonosítottak a galápagosi vad paradicsomtól kezdve a ketchuphoz, paradicsomszószhoz termesztett fajtákig, több mint 100 megvizsgált paradicsomfajta körében. A feltárt génvariánsokat a Cell tudományos folyóiratban ismertették a kutatók, és ezek ismeretében a meglévő fajtákat lehet tovább nemesíteni, vagy épp újakat létrehozni. A paradicsomfajtákat viszonylag egyszerű keresztezni, így akár „házilag” is létrehozhat a kísérletező kedvű ember új hibrideket, ám ezekből nem biztos, hogy olyan tulajdonságúak születnek, mint amelyeket szeretnénk. A génváltozatok ismeretében viszont ki lehet választani azokat, amelyekből már a kívánt irány felé haladva lehet tovább hibridizálni a fajtákat. A kutatócsoport most olyan géneket azonosított, amelyek a paradicsomok alapvető tulajdonságait, pl. tömegét, ízét befolyásolják. Bár ezek jelenlétét korábban is sejtették, ahogy Lippman mondta: „Egészen eddig nem voltak megfelelő eszközeink az azonosításukra és a hatásuk vizsgálatára.”

A DNS mutációi meghatározzák a növény fizikai tulajdonságait, és a vizsgálatok során legtöbbször azokat a mutációkat keresik, amelyekben egészen könnyen követhető változás zajlik csak a DNS-t alkotó nukleinsavak körében, például egyetlen adott nukleinsavat egy másik vált fel. Lippman és csapata ennél sokkal nagyobb léptékű változásokat keresett, olyanokat, amelyek során a DNS szerkezetében jelentős különbségek adódnak, például egyes részek megkétszerezése, kiiktatása, vagy hosszabb szakaszok áthelyezése a genom más részére. Az ilyen változásokat strukturális, vagyis szerkezeti változásoknak nevezik, s ezek az egész élővilágban elterjedtek, az ember esetében egyes betegségek is köthetőek hozzájuk.
A DNS betűsorrendjének kiolvasása, szekvenálás során azonban nem lehet egyszerre hosszú szakaszokat felderíteni a technológia korlátai miatt, épp ezért a hasonló, nagyobb léptékű strukturális variációk felismerése is nehézkes. Sejthető volt azonban, hogy a paradicsom komplex tulajdonságaiért ilyen szerkezeti mutációk lehetnek jórészt felelősek, mondta Michael Purugganan, a New York Egyetem rizzsel és datolyával foglalkozó növénygenetikus kutatója, aki a mostani vizsgálatban nem vett részt. „Emiatt is izgalmas annyira Lippmanék tanulmánya: nemcsak rátaláltak ezekre a mutációkra, hanem azt is feltárták, hogy miként működnek a növényekben.”

A kutatók több mint 200 ezer strukturális mutációra bukkantak rá a paradicsomokban az úgynevezett hosszú-read szekvenálás technológiája segítségével, amelynek lényegéről Lippman azt mondta, olyan, mintha egy panorámaablakon át néznénk a DNS hosszú szakaszaira, szemben a hagyományos szekvenálással, ahol csak egy kukucskálón át látunk rá a genom részeire.

A legtöbb azonosított változás nem kódol semmilyen tulajdonságot, hanem úgy tűnik, hogy azokat a mechanizmusokat befolyásolja, amelyek a gének kifejeződésében, vagyis aktivitásában nyilvánulnak meg. Az egyik ilyen szerkezeti mutációról kiderült, hogy a termés méretét befolyásolja: amely növényből hiányzik, az nem érlel termést, amelynek pedig háromszor is jelen van a genomjában, az 30 százalékkal nagyobbat hoz, mint amelyiknek csak egy másolata van ebből a szakaszból. Lippmanék arra is rádöbbentek, hogy a mai, modern paradicsomok igen fontos érési tulajdonságának kialakulásához négy nagy szerkezeti mutációra is szükség volt. „Egyre közelebb kerülünk a mezőgazdaság azon kívánságának teljesítéséhez, hogy kimondottan az adott tulajdonságra tudjunk növényeket nemesíteni azzal, hogy ismerjük egy-egy gén megváltoztatásának következményeit. Ezzel pedig a növénynemesítés eredménye megjósolható lesz.”

Forrás: ng.hu