O hartă genetică arată de ce roșiile sălbatice sunt mai aromate
Roșiile moderne au fost supuse generații de selecție pentru a deveni mai mari, mai ferme, mai productive și mai ușor de transportat. Acest progres a redus însă diversitatea genetică a culturii, iar readucerea aromei s-a dovedit dificilă. Rudele sălbatice ale roșiilor păstrează o parte importantă din caracteristicile pierdute: unele au un conținut ridicat de licopen, pigmentul roșu, altele stochează zahărul în mod diferit, iar specii precum Solanum pennellii și Solanum neorickii nu devin roșii deloc.
Cercetătorii de la Boyce Thompson Institute au comparat comportamentul genelor la roșia cultivată și la trei rude sălbatice, în diferite țesuturi ale fructului și în mai multe etape de dezvoltare și coacere. Studiul, publicat în Genome Biology, a identificat mecanismele de reglare genetică din spatele culorii, dulceții, amărelii și aromei, oferind amelioratorilor o listă de ținte pentru obținerea unor roșii mai gustoase și mai hrănitoare. Echipa a fost condusă de Carmen Catala, cercetător senior, profesorul Zhangjun Fei și James Giovannoni, profesor adjunct și cercetător la USDA.
„Roșiile sălbatice sunt un rezervor uriaș de diversitate pentru aromă, nutriție și rezistență, dar aducerea acestor trăsături în soiurile moderne poate afecta alte caracteristici ameliorate de-a lungul deceniilor, precum producția, mărimea fructului sau durata de valabilitate. Acest lucru poate fi contracarat cu informații precise despre modul în care sunt controlate genele responsabile”, a declarat Catala.
Pentru a distinge între două tipuri de reglare genetică, echipa a încrucișat roșia cultivată cu fiecare specie sălbatică. Hibrizii obținuți conțin câte o copie a fiecărei gene de la fiecare părinte, ambele funcționând în aceleași celule, ceea ce permite compararea directă a activității lor. Cercetătorii au măsurat activitatea genelor în trei țesuturi ale fructului — pereții exteriori, placenta și gelul din jurul semințelor — în până la patru etape, de la dezvoltarea timpurie până la coacere.
În toate speciile, țesuturile și etapele studiate, modificările de reglare locale, numite cis, au fost principalul motor al diferențelor de activitate genică, afectând până la 23,5% dintre genele active, față de cel mult 4,6% pentru modificările trans. Numărul genelor cu diferențe de reglare s-a dublat aproximativ la rudele sălbatice mai îndepărtate față de S. pimpinellifolium, cea mai apropiată rudă a roșiei cultivate. Multe dintre aceste mecanisme s-au dovedit extrem de specifice, acționând într-un singur țesut și într-un singur moment al dezvoltării fructului.
Harta de reglare explică mai multe trăsături cunoscute. La speciile cu fructe verzi, modificările cis intensifică genele care deturnează calea pigmenților de la licopen, ceea ce explică de ce fructele rămân verzi. O pereche de gene legate de zahăr explică diferența de dulceață: o genă care descompune zaharoza și alta care blochează acest proces sunt reglate coordonat la speciile cu fructe verzi, permițând păstrarea mai multor zaharoză. Datele arată și un comutator de dezvoltare pentru amăreală: la începutul dezvoltării fructului, reglarea de tip trans menține niveluri ridicate de compuși amari de apărare, numiți glicoalcaloizi, iar mai târziu modificările cis de la roșia cultivată transformă acești compuși în forme neamare pe măsură ce fructul se coace.
Echipa a publicat liber datele obținute, inclusiv două genomuri de roșii sălbatice nou asamblate, oferind amelioratorilor și cercetătorilor din întreaga lume un punct de pornire pentru readucerea celor mai valoroase trăsături ale roșiilor sălbatice în soiurile cultivate.
