Badanie jabłek Fuji odkrywa mechanizmy genetyczne stojące za wysokowydajnymi drzewami

Jabłka należą do najcenniejszych upraw owocowych na świecie, a ich produkcja obejmuje ponad 100 krajów. Niektóre jabłonie w naturalny sposób rozwijają się w odmiany, które rolnicy nazywają „typami ostrogowymi” – zwarte drzewa, które są bardziej produktywne i łatwiejsze w utrzymaniu. Jednak mechanizmy genetyczne leżące u podstaw tej pożądanej cechy pozostają nieuchwytne – aż do teraz.

Międzynarodowy zespół naukowców rozpoczął od stworzenia pierwszego „w pełni fazowanego” genomu popularnego jabłka Fuji — zasadniczo kompletnego planu genetycznego, który wyraźnie rozróżnia geny odziedziczone od każdego z dwojga rodziców. Wyniki badania opublikowano niedawno w czasopiśmie Komunikacja przyrodnicza.

Dysponując nowym planem, zespół zbadał 74 odmiany klonalne Fuji i zidentyfikował znaczące różnice somatyczne – mutacje, które pojawiają się w ciągu życia rośliny, a nie są dziedziczone. Różnice somatyczne mogą prowadzić do nowych cech, a w przypadku jabłek są powodem, dla którego widzimy drzewa o unikalnych cechach, takich jak wczesne dojrzewanie lub pokrój typu ostrogi.

„Rolnicy cenią jabłonie ostrogawe” – wyjaśnił Zhangjun Fei, profesor w Instytucie Boyce’a Thompsona i jeden z głównych autorów badania. „Wykazują bardziej skoncentrowane tworzenie pąków kwiatowych i większy plon owoców, a jednocześnie wymagają mniej przycinania. Dzięki temu idealnie nadają się do nowoczesnych sadów, zwłaszcza w trudnych warunkach uprawy”.

Jabłko Fuji, które powstało w 1939 roku jako skrzyżowanie odmian Red Delicious i Ralls Janet, znane jest ze słodkiego smaku i chrupiącej konsystencji. W krajach takich jak Chiny, gdzie ponad 70% odmian jabłek pochodzi z klonów Fuji, odmiany ostrogowe zwiększyły produktywność i dobrze przystosowały się do obszarów o ubogich glebach i częstych suszach.

Kluczowe odkrycie badania koncentruje się wokół genu zwanego MdTCP11, który działa jak przełącznik kontroli wzrostu. Naukowcy odkryli, że zwarte jabłonie mają niewielką, ale znaczącą delecję w DNA w pobliżu tego genu, co powoduje, że staje się on bardziej aktywny, co skutkuje krótszymi gałęziami i bardziej zwartą strukturą drzewa.

Ale na tym historia się nie kończy. Naukowcy odkryli również, że poziomy metylacji DNA – procesu, który może włączać i wyłączać geny – były niższe u odmian typu ostrogi w porównaniu do odmian standardowych. Ten niższy poziom metylacji pozwala MdTCP11 być bardziej aktywnym, co dodatkowo wzmacnia właściwości typu ostrogi.

Badania te mogą mieć znaczące implikacje dla hodowli jabłek. Zrozumienie tych cech genetycznych może pomóc hodowcom w opracowaniu odmian jabłek, które łączą kompaktowy wzrost z innymi cennymi cechami, takimi jak odporność na choroby.

Może to również prowadzić do bardziej zrównoważonej produkcji jabłek, ponieważ zwarte drzewa wymagają mniej zasobów do utrzymania i mogą wyprodukować więcej owoców na mniejszej przestrzeni. To doskonały przykład tego, jak zrozumienie kodu genetycznego naszych roślin spożywczych może prowadzić do bardziej wydajnych i zrównoważonych praktyk rolniczych.