Производство яблок – трудоёмкий процесс из-за ручных работ в саду, таких как обрезка деревьев и сбор урожая. К тому же нехватка сельскохозяйственных рабочих постоянно обостряется. Из-за этого дефицит рабочей силы в производстве яблок, например, в США за последние 10 лет увеличился почти вдвое. В результате, яблочная индустрия сталкивается с угрозой роста затрат на производство популярных фруктов.
Нил Картер, генеральный директор и соучредитель компании Okanagan Specialty Fruit (OSF), утверждает, что для эффективного противодействия этим угрозам ключ к поддержанию яблочной индустрии заключается в том, чтобы с помощью технологии редактирования генов CRISPR добиться плодоношения яблонь на зелёных побегах, которые развиваются каждую весну после выхода из состояния покоя.
Эту идею прокомментировал порталу Growing Produce Кенонг Cюй, эксперт в области генетики и геномики растений. В настоящее время он исследует генетические и молекулярные механизмы экономически важных признаков яблони.
Как яблони плодоносят в современной системе производства? Современная система производства яблок в значительной степени основана на естественном развитии плодов яблони из репродуктивных (цветочных и плодовых) почек. Однако все почки яблони изначально являются вегетативными почками листьев и побегов. Некоторые из этих вегетативных почек естественным образом разовьются в цветочные. Для начала полезно понять этот процесс развития.
У большинства сортов яблонь развитие вегетативных почек до репродуктивных, процесс, называемый индукцией цветения, происходит в период с начала лета до начала осени. По окончании вегетационного периода все компоненты достигают полного развития весной. После распускания почек обычно появляется соцветие из шести отдельных цветков. В целом, весь процесс занимает около 10 месяцев, что объясняет, почему плоды яблонь обычно завязываются как минимум на двухлетней древесине.
В зависимости от расположения на побегах и шпорцах (коротких побегах) цветочные почки группируются в верхушечные и боковые (см. фото ниже).
Сорта яблони различаются по расположению цветочных почек. Некоторые сорта, такие как Гала и Голден Делишес, часто цветут не только на верхушечных почках шпорцев и побегов, но и на боковых почках побегов, в то время как другие чаще всего цветут на верхушечных почках побегов, например, Грэнни Смит, или на верхушечных почках шпорцев, например, Мекинтош. Следовательно, расположение плодов яблони в кроне практически случайно.
Метод традиционного производства яблок является серьезным ограничением для современной промышленности. Давно известно, что автоматизация садов — ключ к прибыльности и устойчивому развитию отрасли. В рамках усилий по автоматизации садов было разработано множество роботизированных систем сбора урожая яблок, таких как FFRobotics , Advanced Farm Technology и Abundant Robotics. Однако ни одна из них не получила широкого распространения в отрасли.
Серьёзной проблемой стали высокие затраты на создание и внедрение этих роботизированных систем из-за сложности быстрого сбора плодов, что напрямую связано с естественным методом выращивания яблок. Это особенно актуально, учитывая большой размер деревьев и уязвимость плодов к физическим повреждениям. Поэтому обрезку деревьев и сбор плодов по-прежнему выполняют рабочие.
Безуспешные попытки автоматизации садов требуют селекции специальных сортов, и выращивание плодов на зеленых побегах может стать переломным моментом в яблочной отрасли.
На основе доклада Картера ученые OSF идентифицировали ген, который может заставить яблони завязывать цветы и давать плоды на побегах текущего года (зеленых), как у винограда. Это открывает возможность редактировать этот ген в коммерческих сортах яблони с помощью технологии редактирования генов CRISPR для превращения их в деревья с плодоносящими зелеными побегам. Такие сорта с отредактированным геном можно выращивать как виноград, что мгновенно позволяет автоматизировать обрезку деревьев и сбор урожая с огромным экономическим эффектом.
В случае успеха это, безусловно, изменило бы ситуацию в яблочной отрасли. Однако неясно, насколько задержится время цветения у таких плодоносящих зеленых побегов, что может вызвать проблемы с опылением и ограничения для позднеспелых сортов яблони, таких как «Гренни Смит» и «Пинк Леди».
Источник: Growing Produce. Автор: Кенонг Cюй.
