57 сортов томата

Эта красивая ягода, одомашненная в Америке более 2500 лет назад и завезённая в Старый Свет в XVI веке, сегодня лежит в основе мировой индустрии стоимостью $60 млрд. Хотя изначально её подозревали в токсичности, как у дальнего родственника — белладонны, сейчас плоды едят сырыми, вялеными, готовят в рагу и соусах или превращают в кетчуп. Мы заимствовали его английское название у ацтеков (вместе с «шоколадом»), но спустя 500 лет британцы и американцы до сих пор не могут договориться о произношении. Хотя томат обязан своим линнеевским названием Solanum lycopersicum средневековым немецким мифам об оборотнях (видовое название означает «волчий персик»), для изучения его эволюции, изменения свойств, понимания биологии и совершенствования земледелия используется самая современная наука.

Искусственный отбор человеком формировал томаты последние несколько тысяч лет, но что происходило до этого? Недавняя масштабная работа Леони Мойл и коллег, опубликованная в PLOS Biology, заглядывает на 2,5 миллиона лет назад, к последнему общему предку 13 существующих диких и культурных видов томатов. Собрав транскриптомные последовательности 29 сортов растений, собранных на западном побережье Южной Америки, авторы использовали томаты как модель для изучения того, как эволюция движет возникновением новых видов. Они видят свидетельства, что это буйство разнообразия подпитывалось тремя основными источниками вариаций: отбором уже существовавшей в предковой популяции изменчивости, новыми мутациями в молодых видах (включая варианты, ответственные за красный цвет) и перемешиванием вариантов при межвидовом скрещивании.

Хотя современная селекция истощила часть предкового разнообразия томатов, статья в PLOS ONE показывает, что географически локализованные европейские сорта («местные популяции»), накопленные за последние 500 лет, всё ещё содержат много генетической вариативности, которую можно использовать для получения томатов разной формы. Но нам больше не нужно ограничиваться спонтанными мутациями; статья в Genome Biology из лаборатории Дэниела Войтаса представляет систему для направленного редактирования генома томата. Авторы используют Agrobacterium для введения репликонов вируса жёлтой карликовости фасоли, содержащих направленные нуклеазы (TALEN или CRISPR/Cas9) и целевую последовательность. В этом тестовом случае они эффективно вставляют сильный промотор перед геном ANT1, успешно усиливая производство антоцианов и окрашивая всё растение томата в тёмно-фиолетовый цвет.

Неудивительно, что значительная часть исследований томата сосредоточена на понимании того, как он краснеет. Две недавние статьи в PLOS Genetics от перекрывающихся групп авторов из Франции (Мондхер Бузайен и Мохамед Зуин) и Израиля (Асаф Ахарони) указывают на важность двух факторов ответа на ауксин, ARF2A и ARF2B, в созревании плодов. Плоды, лишённые одного или обоих этих белков, не краснеют, и вместе исследования намекают на значительную сложность процесса: ARF2A/B помогают интегрировать сигналы как минимум от трёх растительных гормонов — ауксина, этилена и абсцизовой кислоты. Роль последней исследуется в статье PLOS ONE группы Тьецзинь Ина из Ханчжоу: они обнаружили, что абсцизовая кислота повышает активность генов, участвующих в производстве каротиноидов и флавоноидов и деградации хлорофилла — важных шагах на пути превращения зелёного томата в красный.

Наконец, часть изящных исследований направлена на автоматизацию аспектов выращивания томатов. Например, эта статья в PLOS ONE описывает использование комбинированной тепловой и 3D-визуализации для выявления больных растений. Но почему останавливаться на этом? Исследование в Sensors описывает систему обработки изображений, которая обнаруживает спелые томаты среди листвы, с целью указать роботу-сборщику, что нужно срывать.