Merele sălbatice de crab de sud dețin un potențial genetic pentru ameliorarea soiurilor cultivate
Un studiu publicat în revista științifică Horticulture Research oferă amelioratorilor de mere o resursă genomică menită să valorifice potențialul genetic al merelor sălbatice de crab. Cercetarea, condusă de Ben Mansfeld, profesor asistent de biologie la Washington University in St. Louis, analizează genetica speciei Malus angustifolia, cunoscută și sub denumirea de mărul crab de sud. Aceasta este una dintre cele patru specii native de măr crab din America de Nord.
„Aceste specii nu sunt deloc incluse în istoria ameliorării și domesticirii merelor”, a declarat Mansfeld. „Sunt ceea ce numim o comoară genetică.”
Mărul crab de sud prezintă o combinație remarcabilă de caracteristici, fiind rezistent atât la focul bacterian, o boală bacteriană comună și letală, cât și la factori de stres abiotic. Aceasta înseamnă că specia a evoluat pentru a se dezvolta în condiții care pun probleme soiurilor comerciale de mere, inclusiv temperaturi ridicate, secetă și fenomene meteorologice severe. Pe măsură ce schimbările climatice cresc frecvența acestor condiții nefavorabile, identificarea trăsăturilor genetice care pot ajuta culturile să se adapteze devine tot mai importantă. Acest lucru este valabil în special pentru culturile perene, precum merii, care cresc an de an din aceeași plantă.
„Nu plantezi pentru anul viitor”, a explicat Mansfeld. „Planifici pentru următorii 25 de ani.”
Din punct de vedere istoric, cercetătorii nu au dispus de instrumentele necesare pentru a înțelege pe deplin genetica asociată răspunsului la stres al mărului crab de sud. Deși o colecție mică de arbori este găzduită la colecția de mere a Departamentului Agriculturii al Statelor Unite (USDA) din Geneva, New York, numărul acestora este insuficient pentru studii genetice adecvate. Colaboratorul lui Mansfeld, Christopher Gottschalk de la USDA, a descoperit însă o colecție de semințe de măr crab păstrate timp de decenii, dar trecute cu vederea până acum.
„Este o colecție valoroasă care nu a fost niciodată secvențiată până acum”, a spus Mansfeld.
Noul studiu, realizat împreună cu Gottschalk de la USDA și Zoë Migicovsky de la Acadia University, schimbă această situație. Cercetătorii au generat un genom de referință de înaltă calitate, cu haplotipuri rezolvate, pentru Malus angustifolia. Apoi au folosit colecția de semințe nou descoperită pentru a secvenția genomurile a peste 150 de probe suplimentare de măr sălbatic din întreaga arie de răspândire nativă a speciei.
Oamenii de știință au combinat aceste informații genomice cu date climatice din locurile de origine ale fiecărei probe. Această abordare le-a permis lui Mansfeld și echipei sale să caute variante genetice asociate cu condiții de mediu precum precipitațiile sezoniere și temperatura. Au identificat 242 de regiuni ADN asociate cu aceste tipuri de factori climatici. Este important că cercetătorii au căutat și variante structurale mai mari în ADN, pe lângă modificările single-nucleotide, numite și SNP-uri.
„Începem să înțelegem că nu doar mutațiile unei singure «litere» contează, ci și schimbările mari din genomuri pot contribui la trăsături”, a spus Mansfeld. „Am fost surprins de cât de diversificate sunt aceste mere în ceea ce privește variația structurală.”
Această activitate ar putea ajuta amelioratorii de mere să identifice părți ale genomului mărului crab care poartă trăsături utile, pe care să le incorporeze în propriile soiuri de mere, fie prin editare genetică, fie prin dezvoltarea de soiuri de portaltoi, în care o specie de măr este altoită pe rădăcinile unei alte varietăți.
Echipa a descoperit, de asemenea, o diversitate genetică în noua colecție de arbori care nu este reprezentată în prezent în colecția vie a livezii USDA. Aceasta include arbori din Missouri, un stat care nu este în prezent reprezentat în acea colecție.
În viitor, laboratorul Mansfeld își va continua activitatea privind merele crab native din America de Nord și rezistența lor la focul bacterian, îndreptându-se spre speciile Malus coronaria și Malus ioensis. Aplicațiile viitoare nu trebuie să se concentreze doar pe răspunsul la stres sau pe boli. Acum că acest genom a fost asamblat și noii arbori au fost secvențiați, datele vor fi disponibile oricărui cercetător, indiferent de trăsăturile pe care le caută.
Arborii care reprezintă diversitatea lipsă vor fi donați colecției USDA pentru a asigura o mai bună reprezentare a acestor specii sălbatice native. Pentru Mansfeld, deblocarea secretelor merelor începe cu recunoașterea valorii speciilor sălbatice și native.
„Sunt frumoase și uimitoare, dar și incredibile pentru mediul nostru”, a subliniat Mansfeld. „Vrem să le menținem, dar s-ar putea să aibă secrete ascunse care, sperăm, ne vor ajuta să facem lumea un loc mai bun.”
