Ar esate kada susimastę, jog pomidorų sėklos – tai sudėtingos genetinės inžinerijos rezultatas? Ne GMO prasme – daugelis šiuolaikinių veislių sukurtos tradiciniu kryžminimu, bet genetikos mokslas čia suvaidino lemiamą vaidmenį. Kaip DNR tyrimai pakeitė pomidorų auginimą? Kodėl parduotuviniai pomidorai neturi skonio, o užaugę senelių darže– neįtikėtinai skanūs? Ir ar galime tikėtis, kad ateityje mokslas sugrąžins prarastą pomidorų skonį?
Kodėl pomidorai prarado skonį?
1960-aisiais vidutinis pomidoras turėjo ryškų, saldžiarūgštį skonį su subtiliomis aromato gaidelėmis. Šiandien daugelis parduotuvėse parduodamų pomidorų primena vandeningą, beveik beskonį gumos rutuliuką. Kas nutiko per šešis dešimtmečius? Atsakymas glūdi genetinėje selekcijoje, bet ne tokioje, kokios tikėtumėmės. Mokslininkai iš Floridos universiteto 2012 metais atliko išsamų tyrimą, kuris atskleidė šokiruojančią tiesą – selekcionuodami pomidorus dėl tobulos ir vienodos raudonos spalvos, mokslininkai netyčia išjungė genus, atsakingus už cukrų ir aromato junginių gamybą.
Problema prasidėjo nuo vienos mutacijos, pavadintos „uniform ripening“ – vienodo pribrendimo. Ši mutacija lėmė, kad pomidorai paraudonuodavo tolygiai, atrodė gražiai lentynose ir puikiai atlaikydavo transportavimą. Komercinė žemdirbystė tokius pomidorus pamilo, nes jie garantavo identišką produkciją ir minimalius nuostolius. Tačiau genetinis tyrimas atskleidė, jog tas pats genetinis pakitimas sumažino chlorofilo kiekį dar žaliuose vaisiuose. O būtent chlorofilas yra atsakingas už cukrų ir aromato junginių sintezę.
Rezultatas? Šiuolaikiniai komerciniai pomidorai turi iki 20 procentų mažiau cukrų ir beveik 30 procentų mažiau lakiųjų aromato junginių nei senosios veislės. Tai reiškia, kad kiekvieną kartą, kai kandame neskanų parduotuvės pomidorą, mes ragaujame genetinės selekcijos, orientuotos tik į išvaizdą ir transportavimą, padarinius.
Pomidorų sėklos DNR žemėlapyje
Maždaug prieš dešimtmetį tarptautinė mokslininkų komanda visiškai iššifravo pomidoro genomą – 35 000 genų, kurie koduoja viską nuo augalo aukščio iki vaisių skonio. Šis atradimas tapo revoliucija suprantant, kodėl kai kurios senovinės veislės, tokios kaip ‘Brandywine’ ar ‘Cherokee Purple’, išlaiko išskirtinį skonį jau daugiau nei šimtmetį. Paaiškėjo, kad šios veislės turi išsaugojusios pilną aromato genų rinkinį, kurio nemaža dalis prarasta šiuolaikinėse komercinėse veislėse.
Ypač įdomu tai, kad pomidoro genomą sudaro apie 900 milijonų DNR bazinių porų – tai beveik triskart daugiau nei žmogaus genome. Dėl tokio genetinio sudėtingumo pomidorai gali turėti neįtikėtinai įvairias savybes. Mokslininkai nustatė, kad skonį formuoja bent 30 skirtingų genų, kurie reguliuoja cukrų kiekį, rūgštingumą ir daugiau nei 400 skirtingų lakiųjų aromato junginių sintezę. Kai kurie iš šių junginių prisideda prie saldaus skonio, kiti – prie vaisinio, dar kiti – prie žolinio aromato.
Lietuvos mokslininkai taip pat prisidėjo prie pomidorų genetikos tyrimų. Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro specialistai tyrinėjo vietinių veislių adaptacijos mechanizmus šaltame klimate. Paaiškėjo, kad kai kurios senosios lietuviškos veislės turi unikalų genų derinį, leidžiantį augalams geriau iškęsti žemas temperatūras ir trumpesnį vegetacijos sezoną – tai vertinga genetinė informacija, kuri gali būti panaudota kuriant naujas veisles.
Rekomenduojamas video
Pomidorų sėklos ir skonio molekulės
Pomidoro skonis – tai ne viena molekulė, o sudėtinga simfonija iš šimtų cheminių junginių. Pagrindiniai „žaidėjai“ yra cukrūs (daugiausia gliukozė ir fruktozė) ir organinės rūgštys (citrinos ir obuolių rūgštys). Tačiau tikrąjį pomidoro charakterį suteikia lakieji junginiai – molekulės, kurios patenka į mūsų nosį ir sukuria tą tikrąjį „pomidoriškumą“.
Mokslininkai nustatė, kad iš daugiau nei 400 lakiųjų junginių, esančių pomidore, tik apie 30 tiesiogiai prisideda prie skonio. Svarbiausi iš jų yra trans-2-heksenalis (suteikia žolių, žaliojo aromato), beta-jonanas (saldus, gėlių aromatas), beta-damascenonas (vaisių, rožių aromatas) ir 2-izobutiltiaziolas (žemės, pavasario aromatas). Įdomiausia, kad šie junginiai turi būti idealiai subalansuoti – per daug vieno iš jų gali sugadinti viso mišinio harmoniją.
Genetiniai tyrimai atskleidė, kad senųjų veislių pomidorų sėklos dažnai turi geresnius šių aromato junginių profilius. Pavyzdžiui, ‘Brandywine’ pomidoras turi aukštą beta-jonano koncentraciją, kuri suteikia jam saldų, beveik vaisių salotoms artimą aromatą. Tuo tarpu šiuolaikiniai hibridai dažnai turi padidintą trans-2-heksenalo kiekį, suteikiantį „žaliąjį“ skonį, bet stokoja saldesnių aromato komponentų. Tai paaiškina, kodėl parduotuviniai pomidorai dažnai kvepia „žaliai“, bet neturi pilno, tikrojo pomidoro skonio.
Pomidorų sėklų selekcija
Šiuolaikinė pomidorų selekcija – tai preciziškas mokslas, derinantis tradicinius kryžminimo metodus su DNR žymeklių technologija. Selekcininkas nebeprivalo laukti, kol augalas užaugs ir duos vaisius, kad sužinotų, ar kryžminimas pavyko. Jau daigo stadijoje, analizuodami DNR, jie gali nustatyti, ar augalas turi norimus genus.
Procesą pavadinkime molekuline selekcija arba MAS (Marker-Assisted Selection). Pavyzdžiui, jei norima sukurti pomidorų veislę, atsparią fitoftorai ir turinčia gerą skonį, selekcininkai pirmiausia identifikuoja genus, atsakingus už šias savybes. Tada jie kryžmina augalus, turinčius šiuos genus, ir analizuoja palikuonių DNR. Tie, kurie paveldėjo reikiamus genus, auginami toliau, kiti atmetami dar daigo stadijoje. Tokiu būdu naujos veislės kūrimas sutrumpėja nuo 10–12 metų iki 5–7 metų.
Lietuvoje pomidorų selekcija vykdoma Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centre bei privačiose įmonėse. Čia daugiausia dėmesio skiriama ankstyvumui, atsparumui ligoms ir prisitaikymui prie vietinio klimato. Įdomu tai, kad kai kurie lietuvių selekcininkai dirba su senomis vietinėmis veislėmis, bandydami išsaugoti jų genetinę įvairovę ir gerąsias savybes, tuo pačiu pagerinant jų produktyvumą ir atsparumą.
CRISPR ir pomidorų ateitis
Naujausia genetinio redagavimo technologija CRISPR-Cas9 atveria visiškai naujas galimybes pomidorų selekcijoje. Skirtingai nuo GMO, kai į augalą įterpiami svetimi genai iš kitų organizmų, CRISPR leidžia tiksliai redaguoti jau esamus pomidoro genus. Tai tarsi genetinis „rašiklis“, kuriuo galima ištaisyti konkrečias DNR raides, sukeliančias nepageidaujamas savybes.
Japonijos mokslininkai 2021 metais panaudojo CRISPR technologiją, kad sukurtų pomidorus su penkis kartus didesniu GABA (gama-aminosviesto rūgšties) kiekiu – tai aminorūgštis, padedanti mažinti stresą ir reguliuoti kraujospūdį. Ispanijos tyrėjai naudojo šią technologiją, kad atkurtų aromato genų veikimą komerciniuose pomidoruose, faktiškai grąžindami jiems prarastą skonį. Anglijos mokslininkai sukūrė pomidorą, kuris užauga dvigubai greičiau – tai ypač aktualu šiaurės regionams, kuriuose vyrauja trumpa vasara.
Europoje CRISPR redaguoti augalai dar nepatenka į griežtą GMO kategoriją visose šalyse, tačiau diskusijos vyksta. Daugelis mokslininkų teigia, kad CRISPR turėtų būti traktuojamas kaip pagreitinta tradicinė selekcija, nes jokia svetima genetinė medžiaga nėra įterpiama. Tai atveria galimybes greitai kurti veisles, atsparias klimato kaitos keliamoms grėsmėms – sausroms, karščiui, naujoms ligoms.
Ką tai reiškia daržininkams
Paprastam daržininkui šie moksliniai pasiekimai reiškia keletą svarbių dalykų:
- Pirma, dabar galime sąmoningai rinktis pomidorų sėklas, žinodami, kad senosios, atvirai apdulkinamos veislės dažnai turi geresnį skonio profilį nei šiuolaikiniai hibridai. Tokios veislės kaip ‘Black Krim’, ‘Cherokee Purple’, ‘Brandywine’ ar ‘Marmande’, populiarios ne be priežasties – jos išsaugojo pilną aromato genų rinkinį.
- Antra, suprasdami genetikos pagrindus, galime geriau planuoti pomidorų sėklų surinkimą ir išsaugojimą. Atvirų apdulkinimo veislių pomidorų sėklos perduoda visas genetines savybes, todėl galime kurti savo „genetinę biblioteką“, kiekvienais metais surinkdami sėklas iš geriausių augalų.
Tačiau rinkti F1 hibridų sėklas nėra prasmės – kitais metais iš jų išaugę pomidorai bus visiškai kitokie nei motininiai augalai. Taip nutinka dėl genetinio išsiskaidymo antrojoje kartoje. - Trečia, mokslinis požiūris į pomidorų auginimą padeda suprasti, kodėl svarbu teisingai tręšti ir laistyti. Pavyzdžiui, per didelis tręšimas azotu skatina žaliosios masės augimą, bet sumažina cukrų koncentraciją vaisiuose – pomidorai išauga dideli, bet be skonio. Tuo tarpu kalcio trūkumas sukelia viršūnės puvimą – genetiškai augalas nepakankamai efektyviai transportuoja kalcį į sparčiai augančius vaisiaus audinius.
Pomidorų sėklos – skonio grąžinimo misija
Įdomiausia tai, kad mokslas, kuris padėjo pomidorams prarasti skonį, dabar stengiasi jį sugrąžinti. Tarptautinės mokslininkų komandos dirba prie to, ką galėtume pavadinti „skonio renesansu“. Ispanijos ir JAV mokslininkai bendradarbiaudami sukūrė genetinį žemėlapį, rodantį, kuriuos genus reikia „įjungti“, kad komerciniai pomidorai vėl įgytų senovinių veislių skonį.
Olandų selekcininkai jau pristatė keletą naujų hibridinių veislių, kurios derina geras laikymo galimybes su pagerintu skoniu. Šiš veislių pavadinimuose dažnai yra žodžiai „Tasty“, „Flavor“ ar „Delicious“ – aiškus signalas, kad skonis vėl tampa prioritetu. Lietuvos rinkoje jau galima rasti kai kurių tokių veislių sėklų, pavyzdžiui, ‘Tasty Tom’ ar ‘Flavorino F1’.
Tikėtina, kad per artimiausius 5–10 metų pasirodys naujos pomidorų sėklos, kuriose derės visi privalumai: geras skonis, atsparumas ligoms, ilga laikymo trukmė ir derlingumas. CRISPR technologija gali pagreitinti šį procesą, leisdama tiksliai redaguoti probleminius genus be ilgalaikio kryžminimo. Tačiau senosios veislės greičiausiai išliks populiarios tarp daržininkų – ne tik dėl skonio, bet ir dėl genetinės įvairovės išsaugojimo.
Senovinių pomidorų veislių išsaugojimo svarba
Viena svarbiausių šiuolaikinės genetikos pamokų – genetinės įvairovės svarba. Per pastaruosius 50 metų žmonija prarado apie 75 procentus pomidorų veislių įvairovės. Daugelis senųjų regioninių veislių išnyko ūkininkams perėjus prie komercinių hibridų. Tai kelia rimtą pavojų – jei ateityje atsiras nauja liga ar klimato sąlygos kardinaliai pasikeis, siauros genetinės bazės veislės gali tapti itin pažeidžiamos.
Todėl daržininkų, kurie augina ir saugo senovines veisles, vaidmuo yra neįkainojamas. Kiekvienas senasis pomidoras, augantis kiemo darže, yra genetinės įvairovės saugykla. Šių veislių DNR gali slėpti genus, kurie ateityje bus kritiškai svarbūs – galbūt atsparumo naujai ligai arba gebėjimo augti dar ekstremalesnėmis sąlygomis.
Pasaulyje jau veikia sėklų bankai, tokie kaip Svalbardo pasaulinė sėklų saugykla Norvegijoje, kurioje -18 °C temperatūroje saugomos tūkstančių veislių pomidorų sėklos. Lietuvoje tokių profesionalių sėklų bankų nėra, tačiau auganti daržininkų bendruomenė, besikeičianti sėklomis ir besidalijanti senomis veislėmis, faktiškai atlieka panašią funkciją. Kiekviena surinkta ir išsaugota senovinių pomidorų sėkla – tai indėlis į genetinę įvairovę ir ateities maisto saugumą.
Pomidorų sėklose užkoduota ne tik genetinė informacija apie būsimą augalą, bet ir žmonijos selekcijos istorija. Mokslas padėjo suprasti, kaip praradome pomidorų skonį, ir dabar teikia viltį jį susigrąžinti. Tačiau geriausias būdas užtikrinti skanius pomidorus – auginti senovines, atvirai apdulkinamas veisles ir išsaugoti jų sėklas ateities kartoms.
Dar šis tas įdomaus apie pomidorų veisles
Jums taip pat gali būti įdomūs šie straipsniai apie pomidorus:
- Kaip sukurti naują pomidorų veislę?
- Kuo naudingi geltoni pomidorai ir kuo jie pranašesni už kitų spalvų pomidorus?
- Bulvidoras – unikalus dvigubo derliaus augalas, užauginantis ir bulves, ir pomidorus. Kaip tai įmanoma?
- Ar žinote, kuo slyviniai pomidorai pranašesni už kitų rūšių pomidorus?
- Kada sėti pomidorus?
- Populiariausios pomidorų veislės. Kaip išsirinkti?
- Juodieji pomidorai, jų nauda ir tamsios spalvos veislės užkariauja sodininkų širdis
- Pomidorai: viskas, ką reikia žinoti apie ankstyvąją pomidorų sėją
- Skiepyti pomidorai – sodininkystės stebuklas? Kaip gauti trigubai didesnį derlių ir atsparumą ligoms?
Šaltiniai:
- https://www.nature.com/articles/nature11119
- https://www.science.org/doi/10.1126/science.aal1556
- https://news.cornell.edu/stories/2012/06/researchers-identify-gene-controls-tomato-ripening
- https://www.isaaa.org/kc/cropbiotechupdate/article/default.asp?ID=18668
- https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10281629/
Nuotraukos asociatyvinės © Canva.
Naujienos iš interneto
