Zdeterminowany kształt pomidora
Katarzyna Kopka | 2008-04-04
Zidentyfikowano gen odpowiedzialy za kształt pomidora. Jest to dopiero drugi znany gen biorący udział w rozwoju morfologicznym owoców. Jego funkcja polega na determinacji wydłużonego kształtu pomidora. Zapewne jednak istnieje o wiele więcej genów decydujących o tak ogromnej różnorodności w świecie owoców.
Naukowcy od zawsze byli świadomi wpływu genów na kształt owoców. Nie znano jednak dokładnego mechanizmu, jak również nie zidentyfikowano jak do tej pory konkretnych genów powodujących tak ogromne zróżnicowanie w świecie owoców. Nasza wiedza o genetycznych podstawach transformacji owoców była niezwykle ograniczona.
Naukowcy z Ohio State University podjęli się analizy owoców pomidora w tym kierunku. Uzyskanie takiej wiedzy da nie tylko korzyści czysto poznawcze ale może mieć również wiele zastosować w uprawie owoców i warzyw. Wyniki badań zostały opublikowane w marcowym wydaniu Science.
Pomidory to rośliny uprawne charakteryzujące się największą zmiennością kształtów oraz rozmiarów owoców. Owoce pomidorów mają kształty od podłużnych poprzez okrągłe, spiczaste, małe - podobne do papryczek chilli oraz duże o podzielonym miąższu.
Analizując ich DNA naukowcy zidentyfikowali gen - SUN, który jest odpowiedzialny za wydłużanie owoców. Jest to drugi zidentyfikowany gen, który gra istotną rolę w determinacji kształtu owoców. Punktem wyjściowych dla naukowców było określenie grupy genów powodujących intensywną elongację pomidora. Znajomość wszystkich genów odpowiedzialnych za zmiany w kształcie i rozmiarze owoców pozwoli rozwikłać zagadkę rozwoju morfologicznego wielu roślin jadalnych, jak na przykład papryki, ogórka czy tykwy.
W tej układance pierwszym elementem jest właśnie gen SUN. Jego nazwa pochodzi od nazwy uprawnej odmiany pomidora o krągłych owocach - Sun 1642, w genomie której został po raz pierwszy wykryty. Odnaleziono go również w innych odmianach charakteryzujących się wydłużonym kształtem. Po dokonaniu analizy genomu zarodków pomidorów, których owoce mają wyraźnie wydłużony kształt, naukowcom udało się zawęzić obszar poszukiwań do konkretnego regionu genomu. W nim z kolei określono docelową sekcję, którą można zsekwencjonować i określić występujące w niej geny.
W ten właśnie sposób wyodrębniono gen SUN. Gen ten był aktywny w genomie pomidorów o wydłużonych owocach, nieaktywny natomiast w odmianach o owocach krągłych. Jednak pewność co do funkcji SUN mogły dać jedynie dalsze badania genomów drogą trasformacji. Proces ten polega na wprowadzeniu do komórki obcego DNA (zwykle jeden lub parę genów). Wprowadzenie genu SUN do odmiany o pierwotnie krągłych owocach spowodowało, iż roślina zaczęła produkować owoce wydłużone. Analogicznie, po wyłączeniu tego genu u zarodków pomidora produkującego owoce wydłużone zapoczątkowało produkcję owoców okrągłych.
Naukowcy odkryli, iż SUN koduje roślinną domenę białkową IQD12 należącą do rodziny IQ67, która sama w sobie może prowadzić do powstawania wydłużonego kształtu owoców. Oczywiście gen SUN nie jest sam w sobie rozwiązaniem zagadki, okazał się jednak punktem krytycznym w formowaniu kształtu owocu pomidora. Czy w innych owocach istnieją alternatywne geny o podobnej funkcji?
Naukowcy podejrzewają, iż funkcją SUN może być kontrola poziomu tryptofanu (jednego z aminokwasów) w roślinie, co pośrednio może mieć wpływ na poziom hormonów oraz metabolitów wtórnych. SUN wpływa na rozwój owoców po procesie zapylenia a efekty jego działania są widoczne w piątym dniu kwitnienia. W przeciwieństwie do genu SUN, drugi wykryty gen biorący udział w rozwoju morfologii owoców- OVATE- ulega widocznej ekspresji jeszcze przed procesem kwitnienia.
Wyniki niniejszych badań mogą zrewolucjonizować uprawy owoców i warzyw. Wymagają one jeszcze szczegółowych badań w celu dokładniejszego określenia kierunku działania genów oraz zebrania całej ich rodziny, której działanie decyduje o końcowym wyglądzie owoców, które jako „produkt końcowy” możemy wybrać ze sklepowej półki.
Źródło:
sciencedaily.com: Crop Scientists Discover Gene That Controls Fruit Shape, Mar. 17, 2008