Badacz z Cornell ukończył trwający od dziesięcioleci program opracowywania nowych odmian pomidorów, które są naturalnie odporne na szkodniki i ograniczają przenoszenie chorób wirusowych przez owady.
Martha Mutschler-Chu, hodowczyni roślin i genetyk, która prowadzi program, niedawno zdeponowała wstępny zestaw odpornych na owady linii badawczych pomidorów w systemie plazmy zarodkowej Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych i Centrum Zasobów Genetyki Pomidorów na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis, które będą być dostępne dla każdego, kto ma dostęp do roślin w celu badań.
Tej wiosny Mutschler-Chu zakończy opracowywanie nowego zestawu 20 elitarnych linii, które następnie zostaną udostępnione każdej zainteresowanej firmie nasiennej, która może wyhodować cechy odporne na szkodniki w odmiany komercyjne. Hodowla nowych odmian może zająć firmom nasiennym nawet pięć lat, zanim zaczną sprzedawać nowe odmiany odporne na owady.
Dla hodowców korzyści te zapewnią mniejsze straty w uprawach i uszkodzenia owoców, jednocześnie eliminując lub zmniejszając stosowanie pestycydów i chroniąc środowisko.
Odporność na szkodniki w tych pomidorach została zaadaptowana z dzikiego pomidora pochodzącego z Peru, Solanum pennellii. Pomidor andyjski ma małe włoski zwane trichomami, które wydzielają kropelki związków cukrowych, zwanych acylosugarami, które odpychają owady. W ten sposób rośliny bezpiecznie i naturalnie odstraszają wiele różnych owadów, uniemożliwiając im żerowanie, zjadanie liści i przenoszenie wirusów lub składanie jaj, gdzie larwy mogą uszkodzić rośliny.
„Nowe linie łączą rośliny i owoce lepszej jakości z wysokimi poziomami cukrów acylowych, połączeniem, którego firmy nasienne potrzebują, aby przekazać cechę acylosukru odmianom komercyjnym” – powiedział Mutschler-Chu, emerytowany profesor w School of Integrative Plant Science, Sekcja Hodowli Roślin i Genetyki , część Wyższej Szkoły Rolniczo-Przyrodniczej.
W testach terenowych i laboratoryjnych początkowych linii badawczych naukowcy zajmujący się roślinami z Cornell i siedmiu innych partnerskich uniwersytetów (North Carolina State University; University of Georgia, Clemson University; University of Florida; University of California, Davis; University of California, Riverside; i Tennessee Tech University) odkryli, że odpowiednie poziomy i forma acylosugarów kontrolują wciornastki zachodnie, które rozprzestrzeniają więdnięcie plamiste wirusi mączlików słodkich ziemniaków, które przenoszą wirusa żółtej kędzierzawości liści. W rezultacie znacznie mniej roślin zostało zainfekowanych tymi niszczycielskimi chorobami, a w próby terenowe, infekcje te wystąpiły pod koniec sezonu.
„Aby uzyskać najlepszą kontrolę wirusów, zasugerowałem, aby firmy nasienne stosowały podejście dwuwarstwowe: tworzyły hybrydy z cechą acylosugar i standardowymi genami odporności na wirusy” – powiedział Mutschler-Chu. Jeśli owadom uda się zarazić roślinę wirusem pomimo acylosukrów, geny odporności na wirusy zapewniają dodatkową ochronę.
„Jest to system, który ochroni użyteczność genów odporności na wirusy, ponieważ jeśli mniej wirusa dostanie się do rośliny, prawdopodobieństwo, że wirus będzie miał losową mutację, która wygeneruje szczep, który pokonuje odporność, również spada” – powiedział Mutschler-Chu. Podobnie, ponieważ cukry acylowe są nietoksyczne i nie zabijają owadów, istnieje mniejsza presja selekcyjna na same owady, aby stały się tolerancyjne, więc wolniej przystosowują się do repelentu.
Nowe elitarne linie, które wkrótce będą dostępne dla firm nasiennych, usunęły z genomów większość dzikich genów S. pennellii, które sprzyjają rolniczym niepożądanym cechom. Mutschler-Chu zachował krytyczne geny cukru acylowego, jednocześnie usuwając wiele innych dzikich genów, które powodowały negatywne cechy, takie jak nadmiar gałęzi, małe owoce i nieprzyjemny smak. Podczas gdy początkowe linie badawcze zawierały około 12% dzikiego DNA S. pennellii, najnowsze linie zawierają około 2.5% dzikiego DNA.
W szerszym ujęciu praca przedstawia praktycznie proces wprowadzania cennej cechy, oparty na bezpiecznym, naturalnym związku kontrolowanym przez liczne geny, skutecznym przeciwko Wirusy i wiele szkodników, strategia, która może również przynieść korzyści innym uprawom, powiedział Mutschler-Chu.
Podczas gdy elitarne linie zostaną wypuszczone na wyłączność dla każdej firmy nasiennej w celu wyhodowania cech w ich odmianach komercyjnych, będą one musiały ubiegać się o licencję w Cornell's Center for Technology Licensing, zanim będą mogły sprzedawać nasiona.