Мутантите на нашата трапеза - рожби на традиционната селекция

Мутантите са отдавна на нашата трапеза и без генно инженерство

Всъщност, 80% от отдавна присъстващите на трапезата ни храни от растителен произход са мутанти - като започнем от пшеницата и другите зърнени култури, захарното цвекло и захарната тръстика, ядките до плодовете и зеленчуците като картофи, зеле, репички, чушки, банани, ягоди, грозде, пъпеши, и т.н. Те са много по-големи и по-продуктивни от дивите си събратя, въпреки че, трябва да признаем, нямат техния вкус и аромат. 

Полиплоидия

Тези мутанти са продукт на естествена или изкуствена полиплоидия. Тя представлява дублиране на хромозомите в растенията, което води до увеличаване размерите на клетката и на цялото растение.

Хромозомите са подобни на нишки структури, които се образуват от една единствена и извънредно дълга молекула ДНК, която съдържа множество гени. Тя също така съдържа протеини (хистони), които помагат в пакетирането на ДНК и контролират функциите й.

Нормално, ние имаме 46 хромозоми в повечето ни клетки. Ние наследяваме нашите хромозоми от родителите ни, 23 от майка ни и 23 от баща ни. Следователно имаме 2 комплекта от по 23 хромозоми или 23 двойки. Тъй като хромозомите са изградени от гени, ние унаследяваме по две копия от повечето гени, по едно от всеки родител. Това е причината, поради която често имаме сходни черти с нашите родители. Същото се отнася и за другите полово възпроизвеждащи се същества, които са по-голямата част от животните и растенията, които познаваме.

Полиплоидия е наличие на няколко комплекта хромозоми. Това често се наблюдава в растителните клетки, но не в животинските клетки.

Полиплоидните растения са по-едри като цяло, имат по-големи листа, цветове и плодове и са по-устойчиви на студ.

Нечетните полиплодии са безплодни, но също се търсят като триплоидите на диня, грозде, банан, защото са без семки. Това са все търсени ценни качества за производители и търговци.

Ето няколко примера:

Банан

Това, на горната снимка е диворастящата версия на бананите. Те имат толкова много семенца, че едва ли щяха да се ядат толкова масово. Културните им събратя, за разлика от тях имат три комплекта хромозоми във всяка клетка, т.е. са триплоидни. Това им дава предимството да са без семки, но това, че са стерилни, задължава производителите им изкуствено да ги размножават чрез резници. 

Самият термин "плод без семки" е донякъде биологичен оксиморон, тъй като понятието плод се определя в ботаническия смисъл на думата като зрял яйчник, съдържащ семена.

Има много безсеменни плодове в света; като банан, кокос, Райска ябълка, кашу, киви.

Киви

Институтът за съвременни агрохимични технологии (IMAT) към Северозападния университет в Китай е разработил няколко продукта като сорт грозде без семки, което освен това, зрее по-рано, дълго се запазва и има високи хранителна стойност. Другият им продукт е киви с малко семки, също с дълъг период на съхранение, с висока плътност и твърдост, добър вкус и устойчивост на болести.

Диня

Дините без семки израстват от триплоидни растения, с три комплекта хромозоми. Такива растения могат да възникнат от спонтанна мутация или чрез кръстосване на нормално диплоидени (2n) с тетраплоидни (4n) родителски растения.

Манго

Мангото е вкусен и ароматен тропичен плод с репутация на суперхрана - половината от световното производство на плодове е именно на манго. Но има един недостатък - огромната му костилка.

От 1990 година в Индия се работи върху вариант на манго без костилка, като през 2006г. от отдела по градинарство и земеделие към Университета в Бихар (BAU) съобщиха за получаването на комерсиален хидрид на име синдху (Sindhu), който тежи средно 200 грама и не само има богат, сладък и характерен приятен вкус, но и има по-малко фибри, отколкото други сортове.

Пшеница

Характерна особеност на повечето видове пшеница е тяхната полиплоидия, т.е. имат 4 или 6 комплекта хромозоми. Дивите диплоидни видове (брой хромозоми = 14) са предшественици на съвременните култивирани видове. По-високо качествените тетраплоидни и хексаплоидни пшеници са създадени чрез хибридизация. Например, чрез кръстосване на еднозърнест лимец, емер (AABB) с родствения плевел егилопс (Aegilops squarrosa, геном DD) се получили хексаплоидните форми като лимеца (Triticum Spelta).

Тетраплоидни пшеници са видовете твърда, английска, полска, а хексаплоидни пшеници са меките пшеници, които се използват масово за хляб.

Вляво - тревата егилопс. вдясно - хексаплоидният лимец (Triticum Spelta

Ягоди

Ягодите и гроздето са подобни случаи. Плодовете им са огромни в сравнение с дивите им варианти, често са и без семена. 

Цитруси

Първото портокалово дърво, което е давало плодове без семена е намерено в една плантация в Бразилия през деветнадесети век. Този сорт портокали бил наречен "пъпен", защото съдържа портокал-близнак, полусрастнал с кората.

Това е било резултат на мутация, но производителите на портокали много са харесали този "дефект" и така днес по пазарите цитрусите без семки са широко разпространени.

Безсеменни плодове на триплоидния хибрид. (© J. Bouffin / CIRAD)

Цитрусите без семки се размножават безполово, обикновено чрез присаждане.

Партенокарпия

Развитието на плод обикновено започва, когато една или повече яйцеклетки в плодника на цвета се оплоди със сперматозоидите във цветния прашец. В някои растения, обаче, плодовете се развиват без оплождане - явление, наречено от ботаниците партенокарпия. Причини за липсата на развитие на семена са недостатъчното опрашване или нефункциониращи яйцеклетки или сперматозоиди. В много растения генната несъвместимост ограничава успешното оплождане. Такива плодове имат предимства пред другите плодове като по-дълъг срок на годност. 

Но най-честа причина за получаването на плодове без семки е триплоидията, за която говорихме. 

Как се получава полиплодия

Това дублиране на хромозомите в растеният, тази мутация, може по изключение да възникнат и естествено в природата. Но това ще е случайност, а агробизнесът няма време да чака случайности и затова такива мутации се предизвикват принудително като се използват специални мутагени. Например:

• семената се облъчват с радиоактивни вещества в т.н. "атомни градини" като тази в Япония, която може да видите вдясно:
• използват се отровни вещества като алкалоида колхицин. Колхицинът е бил планиран за борба с рака заради високата му токсичност спрямо раковите клетки, но после са го забранили, когато открили, че и за обикновените клетки също е отровен. 

Традиционната селекция използва широко методи, които да предизвикат мутации и с помощта на токсични вещества или рентгеново облъчване. Освен, че не много полезни за здравето, тези методи не могат да контролират или направляват мутациите.

Затова учените предпочитат да разработват методи за въвеждане в клетката на нови гени, носители на необходимите качества.

Източници:

Polyploidy & Hybridization In San Diego County

Züchtungsarbeiten am Weizen

Comprendre la biologie de la reproduction des agrumes pour optimiser les schémas d’amélioration variétale

Benefits of Polyploidy in Plants

How do seedless fruits arise and how are they propagated?

Seedless mango developed by scientists

Indian scientists develop 'seedless' mango - well, almost

Institute of Modern Agri-chemical Technology(IMAT)

Persimmon (Sharon Fruit) - A Taste of Winter

Selective breeding farming evolution corn watermelon peaches

Plant_breeding

Seedless fruit

Още по темата

09/01/2015

Животът

Историята на съвременната царевица - от НЛО до генетиката