Ученые выяснили, почему крупные помидоры растут на ветке в одиночестве

19 мая 2017 в 11:09

Биологи раскрыли необычный механизм взаимного действия двух генов "урожайности" томатов, препятствующий росту большого числа крупных помидоров, и научились обходить его, говорится в статье, опубликованной в журнале Cell. 

 

"Может показаться, что большое количество побегов и цветков на каждой ветке должно делать томат более плодовитым, но на самом деле, конечно же, это происходит далеко не всегда. Поддержание столь большого числа плодов требует много ресурсов, и растение не может выдержать такой нагрузки, из-за чего урожайность становится очень низкой", — рассказывает Захари Липпман (Zachary Lippman) из лаборатории Колд Спринг Харбор в  Хантингтоне (США).

Липпман и его коллеги уже несколько лет работают над раскрытием секретов плодовитости и вкуса, скрытых в геноме томатов. В декабре 2011 года они обнаружили в их ДНК особый комплекс генов, управляющих появлением новых цветов на кустах помидоров, а в 2013 году – открыли ген sft, модификация которого может повысить урожайность томатов в семь раз.

Экспериментируя с подобными трансгенными помидорами, ученые натолкнулись на необычную комбинацию генов, изучение которой помогло им раскрыть причины одной из главной неудач "зеленой революции" двадцатого века и селекционеров более ранних эпох.

Как рассказывает Липпман, все попытки скрестить "большие" помидоры и их более плодовитых, но мелких кузенов, в прошлом всегда приводили к одному и тому же результату. Получались кусты томатов, похожие на метелку, которые давали  в лучшем случае небольшое число мелких плодов. В 1970-х годах селекционеры решили эту проблему, создав сорт помидоров, не имеющий боковых ответвлений вообще, и больше похожий на лозу винограда, чем на куст "обычных" томатов.

Причина этих неудач, как выяснили американские генетики, скрывались в генах j2 и ej2, связанных с высокой урожайностью культурных помидоров. Первый ген известен ученым достаточно давно, и он отвечает за "лозовидную" форму стебля современных томатов, выведенных в 1970 годах, а второй – был связан с размерами и формой листьев у "хвостика" помидора.

Он присутствует в геноме 80% культурных сортов томатов и появился, как считают Липпман и его коллеги, примерно восемь тысяч лет назад, в то время, когда помидоры только начали одомашниваться предками индейцев Южной Америки. По всей видимости, этот ген был особенно важен для древних селекционеров и сильно влиял на плодовитость томатов в прошлом.

Его комбинация с j2, с другой стороны, является исключительно негативной – она заставляет куст превратиться не в лозу, а в "метелку" с множеством цветов на каждом побеге. Селекционеры, которые вывели лозовидные томаты в 1970-х годах, сами того не зная, нашли такую комбинацию генов, в которой ej2 был полностью выключенным, что избавило их от проблемы лишних цветов.

Подобный подход,  как утверждает Липпман, является неоптимальным – дикие томаты имеют и большое число цветов, и достаточно большой урожай. Если активность гена ej2 понизить, а активность j2 оставить прежней, то тогда можно получить гораздо больше помидоров, чем просто при выращивании "лозовидных" томатов.

Руководствуясь этой идеей, ученые модифицировали ДНК помидоров "черри" и других сортов и добились роста их плодовитости на 39-70% и при этом увеличили размеры плодов на примерно 20%. Подобных же результатов, как считают ученые, можно добиться и для других растений из семейства пасленовых, страдающих от схожих проблем, а также скрещивая природные сорта помидор со схожими мутациями в j2 и ej2.

"Наше исследование помогло нам открыть первый пример того, как один из генов урожайности мешает дальнейшему улучшению сортов растения. Это яркий пример так называемого негативного эпистаза – особых "взаимоотношений" двух мутаций, одна из которых появилась давно, а вторая недавно. Обе мутации были полезными в момент их появления, но их сочетание в одном и том же растении приводит к негативным последствиям", — заключает ученый.

https://ria.ru/ 

 
Опубликовано:

В ленту раздела Новости науки | Обсудить тему на форуме

Популярное

Ученые выяснили, почему крупные помидоры растут на ветке в одиночестве

Ученые выяснили, почему крупные помидоры растут на ветке в одиночестве

19.05.2017 | 11:09

Биологи раскрыли необычный механизм взаимного действия двух генов "урожайности" томатов, препятствующий росту большого числа крупных помидоров, и научились обходить его, говорится в статье, опубликованной в журнале Cell. 

В Канаде нашли новый вид мухи

В Канаде нашли новый вид мухи

19.05.2017 | 14:23

Ученые говорят, что она пока не является проблемой для растениеводов, но к анонимному насекомому стоит присмотреться повнимательнее

Женихи улитки-урода предпочли друг друга

Женихи улитки-урода предпочли друг друга

18.05.2017 | 13:02

Знаменитая левозакрученная улитка Джереми так и не смогла создать пару, зато это сделали присланные к ней «женихи». 

Партнер компании «Дюпон Пионер» получает патент на технологию геномного редактирования CRISPR

Партнер компании «Дюпон Пионер» получает патент на технологию геномного редактирования CRISPR

23.05.2017 | 11:57

Компания «Дюпон Пионер» и её партнер, Университет Вильнюса (Литва), объявили о получении Университетом патента США (№9,637,739) на все возможные варианты изобретений, связанные с технологией редактирования генома CRISPR-Cas (CRISPR – короткие палиндромные повторы в геноме, регулярно расположенные группами). Это уникальная технология, открывающая большие возможности для контроля работы тех или иных генов

Перелетные птицы меняют маршруты миграции из-за морозной весны на Ямале

Перелетные птицы меняют маршруты миграции из-за морозной весны на Ямале

18.05.2017 | 10:21

По данным ученых, в этом году сапсаны и канюки возвращаются на Ямал позднее обычного срока  

Ученые назвали новый вид лягушек из лесов Вьетнама в честь эльфов

Ученые назвали новый вид лягушек из лесов Вьетнама в честь эльфов

24.05.2017 | 15:58

Брачные крики Ophryophryne elfina похожи на пение птиц



Комментарии (0)