Квадратные арбузы уже не один год не в диковинку на сельскохозяйственных выставках. В ближайшее время ученые обретут способность задавать форму овощам и фруктам, а точнее решать, быть ли урожаю вытянутым, как бананы, или круглым, как яблоки.
В качестве рабочего овоща, точнее — ягоды, ученые из Университета американского штата Огайо и Колледжа Вустера выбрали томат. Частично это объясняется национальными соображениями — эта плодовая культура, в отличие от большинства, выращиваемых сейчас, распространилась по всему миру не из юго-восточной Азии или Междуречья, а с американского континента.
род одно- и многолетних трав семейства паслёновых, возделывается как овощная культура. Слово «помидор» происходит от итальянского pomo d'oro – «золотое яблоко». Исконное название ацтеков – матль – французы переделали его в tomate (томат).
Родина – Южная Америка, где до сих пор встречаются дикие и полукультурные формы томата. В середине XVI века томат попал в Испанию, Португалию, а затем в Италию, Францию и другие европейские страны, а в XVIII веке – в Россию, где вначале возделывался как декоративное растение. Овощной продовольственной культурой был признан благодаря русскому учёному-агроному А. Т. Болотову (1738–1833).
Томат – одна из самых популярных культур благодаря своим ценным питательным и диетическим качествам, большим разнообразием сортов, высокой отзывчивостью на применяемые приёмы выращивания. Его возделывают в открытом грунте, под плёночными укрытиями, в теплицах, парниках, на балконах, лоджиях и даже в комнатах на подоконниках.
Зрелые плоды томата богаты сахарами и витамином C, содержат белки, крахмал, органические кислоты, клетчатку, пектиновые вещества, соли кальция, натрия, магния, хлора, фосфора, железа, серы, кремния, йода, а также каротин, ликопин (он определяет красный цвет плодов), витамины группы B, никотиновую и фолиевую кислоты, витамин K.
Но главная причина выбора — многообразие форм и размеров плода, варьирующие от небольших шариков в дикой природе до цилиндрических, шарообразных, эллипсоидных и даже перцеподобных гигантов, представленных на прилавках магазинов. Огромный выбор стал возможен благодаря трехвековому усердию и стараниям селекционеров, с помощью многочисленных скрещиваний и отбора закрепивших за разными сортами определенные признаки.
Новое время — новые методы. Теперь селекция отходит на второй план, уступая пальму первенства генетической инженерии.
Для того чтобы генетически модифицировать овощи, нужно сначала узнать, какие гены за что отвечают. Этим и занималась команда под руководством Эстер ван дер Кнап. Перед своими коллегами она поставила задачу поиска последовательностей нуклеотидов, отвечающих не за цветение, а за размеры и форму плода.
В последнем выпуске Science они доложили о том, как справились с первой проблемой.
Обнаруженный ими локус (участок ДНК) был назван SUN по имени сорта Sun 1642 с плодами овальной формы, у которого он был впервые обнаружен. Потом его нашли и у различных удлиненных томатов, в частности, у перцеподобного Howard German.
Следующий этап работы — доказательство важности и ключевой роли именно этого локуса в форме ягоды. Для этого ученые внедрили предварительно расшифрованную и искусственно синтезированную последовательность в дикий томат Solanum lycopersicum L., ещё не вытесненный окончательно культурными сортами и встречающийся в Южной Америке.
«Шарики» оправдали ожидания ученых и превратились в «перчики».
Удалось показать и обратное — приостановив синтез соответствующего белка у плодовых формы эллипса или овала, генетики-агрономы получили ягоду практически такого же объема, но шарообразной формы.
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"click": "on",
"incutNum": 2,
"picsrc": "Сравнение развития томатов, отличающихся участком SUN в 10-й хромосоме. \"Гены удлинённости\" начинают работать лишь при образовании плодов, уже после цветения. // AAAS/Science",
"repl": "<2>:{{incut2()}}",
"uid": "_uid_2667656_i_2"
}
Механизм действия SUN пока остается за рамками понимания ученых, «но мы точно знаем, что именно он играет ключевую роль в определении формы», подытожила ван дер Кнап. Однако структура этого локуса на 10-й хромосоме детализирована. В частности, он кодирует белок из семейства IQ67, названного так из-за уникальной последовательности в 67 аминокислот. Белки этого семейства есть и у любимчика генетиков — Arabidopsis thaliana; они располагаются в клетке и приводят к повышению уровня глюкозинолатов, встречающихся в разных сортах капусты и ставших в последнее время популярными в альтернативной медицине и онкологии. Кроме медиков гликозинолаты приглянулись и энтомологам, обнаружившим в прошлом году способность тли делать настоящие «бомбы» из растительного сырья.
низкомолекулярные органические вещества, вырабатываемые растениями и имеющие регуляторные функции. Действующими являются низкие концентрации фитогормонов (до 10-11 М), при этом фитогормоны вызывают различные физиологические и морфологические изменения в чувствительных к их действию частях растений.
В отличие от животных растения не имеют специальных органов, синтезирующих гормоны; вместе с тем отмечается большая насыщенность гормонами некоторых органов по сравнению с другими. Так, ауксинами богаче всего верхушечные меристемы стебля, гиббереллинами и флоригеном – листья, цитокининами – корни и созревающие семена. Фитогормоны обладают широким спектром действия. Фитогормоны регулируют многие процессы жизнедеятельности растений: прорастание семян, рост, дифференциацию тканей и органов, цветение, созревание плодов и тому подобное. Образуясь в одном органе (или его части) растения, фитогормоны обычно транспортируются в другой (или его часть).
Общепринята классификация, в которой среди растительных гормонов выделяют 5 основных классов (абсцизины, ауксины, цитокинины, этилен, гиббереллины). Гормоны разных растений могут отличаться по химической структуре, поэтому они сгруппированы на основании их эффекта на физиологию растений и общему химическому строению. Кроме того, некоторые физиологически активные вещества не принадлежат ни к одному из классов. Каждый класс включает в себя как стимуляторы, так и ингибиторы различных функций, и они часто работают в паре. В этом случае разница концентраций одного или нескольких веществ определяет конечный эффект на рост растения.
Знал бы Джанни Родари, что управлять можно не только цветом, но и формой помидоров, то один его очень популярный герой, наверное, не только бы краснел, но и вытягивался в стрессовых ситуациях.
Кстати, представителям человечества, желающим изменить формы своего тела и его отдельных органов, на достижения американских генетиков рассчитывать не приходится: белки семейства IQ67 у животных не встречаются.
