Welkom bij
Moderne landbouw
!
Hoewel dit eeuwen was voordat mensen iets over genen wisten, mutatie en erfelijkheid, boeren in Meso-Amerika (waar tomaten waarschijnlijk voor het eerst werden gekweekt) wisten dat het planten van zaden van deze specifieke plant hen grotere tomaten zou kunnen opleveren. En dat is precies wat ze deden.
Door de vroege 16 e eeuw, de Spanjaarden brachten wat we nu kennen als de biefstuktomaat naar Europa, en vanaf daar, de plant verspreidde zich al snel over de hele wereld. Het was pas vorige maand, Hoewel, toen een team van wetenschappers een paper publiceerde in Natuurgenetica , dat we leerden hoe de originele biefstuk in de eerste plaats zo groot werd.
"We hebben een reeks genen en een controlemechanisme gevonden om te bepalen hoeveel stamcellen er in de plant worden geproduceerd, ” zegt dr. Zach Lippman, universitair hoofddocent aan het Cold Spring Harbor Laboratory en de corresponderende auteur van het onderzoek. "[Nu] begrijpen we de fundamentele onderdelen van het besturingssysteem."
In de eenvoudigste bewoordingen, tomaten en alle andere bloeiende planten hebben sets van genen die de productie van stamcellen reguleren. Een van deze genen stimuleert de aanmaak van stamcellen, terwijl de andere, bekend als CLAVATA, remt het. De twee vinden over het algemeen een gelukkig evenwicht, wat resulteert in een "precies juiste" hoeveelheid stamcellen. Met te weinig, de plant zou niet genoeg groeien; met te veel, het zou uitgroeien tot een chaotische puinhoop.
Volgens Lipman dit genetische mechanisme dat stamcellen reguleert, werkt als een wijzerplaat in plaats van een lichtschakelaar. Onderdruk het CLAVATA-gen een beetje en je krijgt meer stamcellen; onderdruk het een beetje verder, en je krijgt nog meer stamcellen. In het geval van de biefstuktomaat, de genetische mutatie die de aandacht van de Meso-Amerikanen trok, veranderde willekeurig deze stamcelknop zodat de planten grotere tomaten groeiden maar verder geen nadelige gevolgen hadden.
Houd er rekening mee dat we ons in een Gouden Eeuw van gigantische pompoenen bevinden. Het wereldrecord is elk jaar verbroken, maar sinds 1998 één. gedurende die tijd schoot het omhoog van 1, 061 pond naar de verbazingwekkende 2 van vorig jaar, 323-pond exemplaar uit Zwitserland.
Omdat alle bloeiende planten hetzelfde stamcelregulatiemechanisme gebruiken, deze bevindingen doen Lippman en zijn collega's zich afvragen of deze genetische stamcelknop in andere planten kan worden aangepast. Als in, zal weten waarom vleestomaten zo enorm zijn, veredelaars en wetenschappers helpen de opbrengsten van andere belangrijke voedselgewassen te verhogen?
In het geval van iets als maïs, het antwoord lijkt misschien te zijn, hoewel andere factoren de zaken compliceren.
CLAVATA reguleert stamcellen in het "oormeristeem, ” dat is het weefsel dat zich uiteindelijk ontwikkelt tot een korenaar. Het onderdrukken van de invloed van CLAVATA zou inderdaad het aantal stamcellen in dit oormeristeem verhogen en mogelijk resulteren in een grotere korenaar, zegt dr. David Holding, een universitair hoofddocent aan de Universiteit van Nebraska-Lincoln die bekend is met het onderzoek van Lippman. Maar de belangrijkste aanjager van de enorme opbrengst van maïs, hij zegt, is de strakke, efficiënte opstelling van rijen en pitten op het oor, niet de totale grootte van het oor.
Stijgende stamcellen in het meristeem, Gespeculeerd houden, zou waarschijnlijk "morfologische verschillen introduceren die resulteren in een abnormale oorvorm, wat het vermogen van het oor om de korrels zo dicht te pakken vermindert.”
Tegelijkertijd, een van Lippmans collega's van het Cold Spring Harbor Laboratory, Dr. Dave Jackson, heeft ook onderzoek gepubliceerd waaruit blijkt dat veranderingen in stamcelregulerende genen in maïs kan geef ons het beste van twee werelden:grotere oren met regelmatige, rechte rijen. (Jackson en Lippman benadrukken allebei het belang van fine-tuning als het gaat om het vergroten van stamcellen in het meristeem. Hoewel een harde hand zeker slecht is voor de plant, het recht, lichte aanraking lijkt de vruchtgrootte en opbrengst te vergroten.)
“De kennis van deze trajecten is zeer relevant voor alle gewassen, " zegt Jackson, die denkt dat dit ontluikende begrip van de regulatie van plantenstamcellen inderdaad kan helpen de voedselproductie in de toekomst te stimuleren.
Dr. Zach Lippman met zijn gigantische pompoen, 2007
Geen enkele bespreking van grote groenten zou compleet zijn, Hoewel, zonder te praten over ECHT grote groenten. En interessant, als het niet voor de sport van het kweken van gigantische pompoenen was, de mensheid tast misschien nog in het duister over het CLAVATA-mechanisme dat Lippman en zijn collega's zojuist hebben beschreven.
"Ik zou hier nu niet zitten om dit onderzoek te doen dat ik doe als ik niet was begonnen met het kweken van gigantische pompoenen toen ik 13 was, ’ zegt Lipman, die er door een padvindersleider aan werd voorgesteld.
Houd er rekening mee dat we ons in een Gouden Eeuw van gigantische pompoenen bevinden. Het wereldrecord is elk jaar verbroken, maar sinds 1998 één. gedurende die tijd schoot het omhoog van 1, 061 pond naar de verbazingwekkende 2 van vorig jaar, 323-pond exemplaar uit Zwitserland.
Voor zover Lippman weet, niemand heeft onderzocht of gigantische pompoenen een deel van hun grote formaat te danken hebben aan dezelfde CLAVATA-mutatie die ons vleestomaten gaf. Maar omdat reuzenpompoenen ook het CLAVATA-gen gebruiken om de stamcelproductie te reguleren, het lijkt mogelijk dat het manipuleren ervan de pompoenen nog groter kan maken.
Een manier om aan de CLAVATA-knop te draaien, is door dezelfde geavanceerde genbewerkingstechniek te gebruiken die eerder dit jaar controversieel werd gebruikt door Chinese wetenschappers om niet-levensvatbare menselijke embryo's te modificeren. Dat is op dit moment puur hypothetisch. Lipman, wiens toekomstig onderzoek zal blijven kijken naar andere aspecten van stamcelregulatie in tomaten, grinnikte bij het idee om onderzoeksfinanciering te zoeken om een nog grotere pompoen genetisch te manipuleren. Maar als hij over het geld kon ruziën, het zou leuk zijn, hij zegt.
"Ik denk dat het een interessant experiment zou zijn, gewoon als een bewijs van principe, ’ zegt Lipman, terwijl ze de wantrouwen van het publiek over genetische modificatie erkennen. “[Maar] het zou mensen waarschijnlijk in het verkeerde keelgat schieten, en dat zou ik begrijpen.”
Verschillende gigantische groentetelers benaderd door Moderne boer stonden open voor het idee van genetisch gemanipuleerde reuzen.
“Ik denk dat het best cool zou zijn, " zegt Andy Wolf, president van Great Pumpkin Commonwealth, waarmee wereldrecords voor gigantische pompoenen en andere groenten worden bestraft. "De meeste jongens experimenteren met iets ... proberen een voorsprong op iedereen te krijgen."
Als die voorsprong door genetische manipulatie zou komen, Wolf zou er geen persoonlijk probleem mee hebben. In de open-sourcecultuur van gigantische pompoenen, hij voegt toe, telers wisselen regelmatig zaden uit, tips en informatie. Als een door CLAVATA aangepaste gigantische pompoen op het toneel zou verschijnen en het wereldrecord zou breken, het volgende jaar, telers over de hele wereld zouden zijn zaden gebruiken. En zo zou de gestage mars van gigantische pompoenvooruitgang doorgaan.
Laten we nu terugkeren naar de tomaat. Laatste val, als Lippman et al. hun krant aan het voorbereiden waren, een man uit Ely, Minnesota, genaamd Dan MacCoy brak een 28 jaar oud wereldrecord door een tomaat van 8,41 pond te kweken. Het ras, genaamd Big Zac, is ontwikkeld door twee verschillende heirloom beefsteak-tomaten te kruisen.
MacCoy heeft dit seizoen al 11 andere Big Zac-planten staan. Hij denkt dat een nieuwe snoeitechniek die hij vorig jaar pionierde, de sleutel zou kunnen zijn om de ontmoedigende 10-pond-barrière van de tomatenwereld te doorbreken. Maar als wetenschappers de stamcelknop net zo zouden draaien in een Big Zac-tomatenplant, MacCoy zou "zeker" een spel zijn om het uit te proberen.
“Ik ben een vrij eenvoudige tuinier in de achtertuin, " hij zegt. "Ik ga er niet echt te veel in op het wetenschappelijke deel ... Wat de grootste vruchten krijgt, werkt voor mij."
Die aanpak werkte voor die nu vergeten boer in Meso-Amerika, ook – aan wie de hele wereld veel dank verschuldigd is.
