Ένας ερευνητής του Cornell ολοκλήρωσε ένα πρόγραμμα δεκαετιών για την ανάπτυξη νέων ποικιλιών ντομάτας που αντιστέκονται φυσικά στα παράσιτα και περιορίζουν τη μεταφορά ιογενών ασθενειών από έντομα.
Η Martha Mutschler-Chu, κτηνοτρόφος φυτών και γενετιστής που ηγείται του προγράμματος, κατέθεσε πρόσφατα ένα αρχικό σύνολο ερευνητικών γραμμών ανθεκτικών στα έντομα τομάτας στο σύστημα βλασμάτων του Υπουργείου Γεωργίας των ΗΠΑ και στο Κέντρο Πόρων Γενετικής Τομάτας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια-Ντέιβις, το οποίο θα να είναι διαθέσιμο σε οποιονδήποτε να έχει πρόσβαση στα φυτά για έρευνα.
Αυτή την άνοιξη, η Mutschler-Chu θα ολοκληρώσει την ανάπτυξη ενός νέου συνόλου 20 ελίτ σειρών, οι οποίες στη συνέχεια θα διατεθούν σε κάθε ενδιαφερόμενη εταιρεία σπόρων, η οποία μπορεί να αναπαράγει τα ανθεκτικά στα παράσιτα χαρακτηριστικά σε εμπορικές ποικιλίες. Η αναπαραγωγή νέων ποικιλιών θα μπορούσε να χρειαστεί στις εταιρείες σπόρων έως και πέντε χρόνια προτού αρχίσουν να πωλούν νέες ποικιλίες ανθεκτικές στα έντομα.
Για τους καλλιεργητές, αυτά τα οφέλη θα προσφέρουν λιγότερες απώλειες καλλιεργειών και ζημιές στα φρούτα, ενώ θα εξαλείψουν ή θα μειώσουν τη χρήση φυτοφαρμάκων και θα προστατεύσουν το περιβάλλον.
Η αντίσταση στα παράσιτα σε αυτές τις ντομάτες προσαρμόστηκε από μια άγρια ντομάτα εγγενή στο Περού, το Solanum pennellii. Η ντομάτα των Άνδεων έχει μικρές τρίχες που ονομάζονται τριχώματα που εκκρίνουν σταγονίδια ενώσεων ζάχαρης, που ονομάζονται ακυλοσάκχαρα, που απωθούν τα έντομα. Με αυτόν τον τρόπο, τα φυτά αποτρέπουν με ασφάλεια και φυσικά μια μεγάλη ποικιλία εντόμων, εμποδίζοντάς τα να τρέφονται, να τρώνε φύλλα και να μεταφέρουν ιούς ή να γεννούν αυγά, όπου οι προνύμφες μπορεί να βλάψουν τα φυτά.
«Οι νέες σειρές συνδυάζουν φυτά και φρούτα καλύτερης ποιότητας με υψηλά επίπεδα ακυλοσακχάρων, οι εταιρείες σπόρων συνδυασμού πρέπει να μεταδώσουν το χαρακτηριστικό της ακυλοσάκχαρης σε εμπορικές ποικιλίες», δήλωσε ο Mutschler-Chu, ομότιμος καθηγητής στο Τμήμα Ολοκληρωμένης Επιστήμης Φυτών, Αναπαραγωγής Φυτών και Γενετικής. , μέρος του Κολλεγίου Γεωργίας και Επιστημών της Ζωής.
Σε δοκιμές πεδίου και εργαστηρίου των αρχικών ερευνητικών γραμμών, επιστήμονες φυτών από το Cornell και επτά άλλους πανεπιστημιακούς εταίρους (Κρατικό Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας, Πανεπιστήμιο της Τζόρτζια, Πανεπιστήμιο Clemson, Πανεπιστήμιο της Φλόριντα, Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Ντέιβις, Πανεπιστήμιο Καλιφόρνια, Ρίβερσαϊντ, και Tennessee Tech University) διαπίστωσε ότι τα σωστά επίπεδα και η μορφή ακυλοσακχάρων έλεγχαν τους θρίπες των δυτικών λουλουδιών που εξαπλώνουν τον κηλιδωτό μαρασμό ιόςκαι οι λευκές μύγες της γλυκοπατάτας, που μεταδίδουν τον ιό της μπούκλας των κίτρινων φύλλων. Ως αποτέλεσμα, σημαντικά λιγότερα φυτά μολύνθηκαν από αυτές τις καταστροφικές ασθένειες και, σε δοκιμές πεδίου, αυτές οι μολύνσεις εμφανίστηκαν αργά τη σεζόν.
«Για τον καλύτερο έλεγχο του ιού, έχω προτείνει στις εταιρείες παραγωγής σπόρων να χρησιμοποιήσουν μια προσέγγιση διπλού στρώματος: να δημιουργήσουν υβρίδια τόσο με το χαρακτηριστικό ακυλοσάκχαρου όσο και με τυπικά γονίδια αντοχής στον ιό», είπε ο Mutschler-Chu. Εάν τα έντομα καταφέρουν να μολύνουν ένα φυτό με έναν ιό παρά τα ακυλοσάκχαρα, τα ανθεκτικά στον ιό γονίδια παρέχουν πρόσθετη προστασία.
«Είναι ένα σύστημα που θα προστατεύει τη χρησιμότητα των γονιδίων αντίστασης στον ιό, επειδή εάν εισέλθει λιγότερος ιός σε ένα φυτό, η πιθανότητα ο ιός να έχει μια τυχαία μετάλλαξη που θα δημιουργήσει ένα στέλεχος που υπερνικά την αντίσταση μειώνεται επίσης», είπε ο Mutschler-Chu. Ομοίως, δεδομένου ότι τα ακυλοσάκχαρα είναι μη τοξικά και δεν σκοτώνουν τα έντομα, υπάρχει μικρότερη πίεση επιλογής για τα ίδια τα έντομα να γίνουν ανεκτικά, επομένως προσαρμόζονται πιο αργά στο απωθητικό.
Οι νέες ελίτ σειρές, που σύντομα θα είναι διαθέσιμες σε εταιρείες σπόρων, είχαν τα περισσότερα από τα άγρια γονίδια από το S. pennellii που προάγουν τα αγρονομικά ανεπιθύμητα χαρακτηριστικά που αφαιρέθηκαν από το γονιδίωμά τους. Ο Mutschler-Chu διατήρησε κρίσιμα γονίδια ακυλοζάχαρης ενώ αφαίρεσε πολλά άλλα άγρια γονίδια που προκαλούσαν αρνητικά χαρακτηριστικά, όπως υπερβολικά κλαδιά, μικρά φρούτα και άοσμο. Ενώ οι αρχικές ερευνητικές σειρές περιείχαν περίπου 12% άγριο DNA S. pennellii, οι νεότερες σειρές μειώνονται σε περίπου 2.5% άγριο DNA.
Με ευρύτερους όρους, η εργασία δείχνει πρακτικά μια διαδικασία για την ενσωμάτωση ενός πολύτιμου χαρακτηριστικού, που βασίζεται σε μια ασφαλή φυσική ένωση, που ελέγχεται από πολλά γονίδια και είναι αποτελεσματική κατά ιούς και πολλαπλά παράσιτα, μια στρατηγική που θα μπορούσε επίσης να ωφελήσει άλλες καλλιέργειες, είπε ο Mutschler-Chu.
Ενώ οι ελίτ σειρές θα κυκλοφορήσουν μη αποκλειστικά για οποιαδήποτε εταιρεία σπόρων για να εκτρέφει χαρακτηριστικά στις εμπορικές ποικιλίες της, θα πρέπει να υποβάλουν αίτηση για άδεια με το Cornell's Center for Technology Licensing πριν μπορέσουν να πουλήσουν σπόρους.