Gdy trzy konkretne mutacje genetyczne zostaną połączone i odpowiednio dostrojone, naukowcy mogą przekształcić rośliny pomidora w niezwykle zwarte krzewy, idealne dla rolnictwa miejskiego. Tylko dwie z tych mutacji (wstawka, po lewej) skracają rośliny, które zwykle przypominają winorośl, aby rosły na polu, ale wszystkie trzy (wstawka, po prawej) powodują, że ich owoce zbierają się jak winogrona. Naukowcy odcięli liście rośliny, aby uzyskać wyraźniejszy obraz nowych pomidorów. Źródło:laboratorium Lippmana/CSHL, 2019
Edycja genetyczna przenosi uprawy pomidorów z pola na panoramę miasta, a nawet w kosmos. Naukowcy wykorzystali edycję genów CRISPR do optymalizacji pomidorów pod kątem rolnictwa miejskiego.
Rolnicy mogą wkrótce uprawiać pomidory w kiściach jak winogrona w magazynie, na dachu wieżowca, a nawet w kosmosie. To znaczy, że grupa nowych upraw edytowanych genetycznie okaże się tak owocna jak pierwsza partia.
Głównym celem tych nowych badań jest opracowanie szerszej gamy roślin, które można uprawiać w środowiskach miejskich lub innych miejscach nieodpowiednich do wzrostu roślin, powiedział profesor Cold Spring Harbor Laboratory i badacz HHMI Zach Lippman, który kieruje laboratorium, które zaprojektowało „pomidory z miejskiego rolnictwa”.
Te nowe, edytowane genetycznie rośliny pomidora w niczym nie przypominają długich winorośli, które można znaleźć w ogrodzie przydomowym lub na polach uprawnych. Najbardziej godną uwagi cechą jest ich zebrane, zwarte owoce. Przypominają bukiet, którego róże zastąpiły dojrzałe pomidory koktajlowe. Szybko dojrzewają, wytwarzając dojrzałe owoce, które są gotowe do zbioru w mniej niż 40 dni. I możesz je zjeść.
„Mają świetny mały kształt i rozmiar, dobrze smakują, ale oczywiście wszystko zależy od osobistych preferencji” – powiedział Lippman.
Co najważniejsze, są przyjazne dla środowiska.
„To pokazuje, jak możemy produkować plony na nowe sposoby, bez konieczności wyrywania ziemi lub dodawania nadmiernego nawozu, który spływa do rzek i strumieni” – powiedział Lippman. „Oto komplementarne podejście, które pomaga wyżywić ludzi lokalnie i przy zmniejszonym śladzie węglowym”.
To dobra wiadomość dla każdego, kto jest zaniepokojony zmianami klimatycznymi. Na początku tego roku Międzyrządowy Zespół ONZ ds. Zmian Klimatu (IPCC) ostrzegł, że ponad 500 milionów ludzi żyje na gruntach już zdegradowanych przez wylesianie, zmieniające się wzorce pogodowe i nadmierną eksploatację ziem uprawnych. Istnieje nadzieja, że dzięki przeniesieniu części ciężaru uprawy światowych upraw na obszary miejskie i inne, desperackie złe zarządzanie gruntami spowolni.
Miejskie systemy rolnicze często wymagają kompaktowych roślin, które można umieszczać w szczelinach lub układać w stosy w ciasnych przestrzeniach, na przykład w rolnictwie wielopoziomowym w magazynach lub w przekształconych pojemnikach do przechowywania. Aby zrekompensować plony ograniczone przez ograniczoną przestrzeń, gospodarstwa miejskie mogą działać przez cały rok w warunkach klimatycznych. Dlatego korzystne jest stosowanie roślin, które można szybko uprawiać i zbierać. Więcej zbiorów rocznie daje więcej żywności, nawet jeśli wykorzystywana przestrzeń jest bardzo mała.
Lippman i jego koledzy stworzyli nowe pomidory, dostrajając dwa geny, które kontrolują przejście na wzrost reprodukcyjny i wielkość rośliny, geny SELF PRUNING (SP) i SP5G, które spowodowały, że roślina wcześniej przestała rosnąć, a kwitnie i owocowało wcześniej. Ale laboratorium Lippmana wiedziało, że może modyfikować tylko SP geny siostrzane tylko tyle przed zamianą smaku lub plonów na jeszcze mniejsze rośliny.
„Kiedy bawisz się dojrzewaniem roślin, bawisz się całym systemem, a ten system obejmuje cukry, gdzie są wytwarzane, czyli liście i jak są rozprowadzane, czyli owoce, ” powiedział Lippman.
Poszukując trzeciego gracza, zespół Lippmana odkrył niedawno gen SIER , który kontroluje długości łodyg. Zmutowanie SIER za pomocą narzędzia do edycji genów CRISPR i połączenie go z mutacjami w pozostałych dwóch genach kwitnienia stworzyło krótsze łodygi i niezwykle zwarte rośliny.
Lippman udoskonala tę technikę, opublikowaną w najnowszych wydaniach Nature Biotechnology i ma nadzieję, że inni zainspirują się do wypróbowania go na innych owocach, takich jak kiwi. Dzięki skróceniu upraw i zbiorów Lippman wierzy, że rolnictwo może osiągnąć nowe wyżyny.
„Mogę powiedzieć, że naukowcy NASA wyrazili zainteresowanie naszymi nowymi pomidorami” – powiedział.
Podczas gdy pierwszy statek na Marsa prawdopodobnie nie będzie miał własnej farmy, astronauci mogą nadal testować swoje zielone kciuki z zurbanizowanymi pomidorami latającymi w kosmosie.
Odniesienie:„Rapid customization of Solanaceae fruit crops for urban agriculture” Choon-Tak Kwon, Jung Heo, Zachary H. Lemmon, Yossi Capua, Samuel F. Hutton, Joyce Van Eck, Soon Ju Park i Zachary B. Lippman, 23 grudnia 2019, Biotechnologia przyrody .
DOI:10.1038/s41587-019-0361-2
Badania te były wspierane przez Howard Hughes Medical Institute, Rural Development Administration, National Research Foundation of Korea, USDA National Institute of Food and Agriculture oraz National Science Foundation.
