Физалис, который также называют земляной вишней, скромный родственник помидоров, имеет свою небольшую нишу в садоводстве и торговле благодаря терпким и сладким желто-оранжевым ягодам, завернутым в «бумажный фонарик». На протяжении долгих лет физалис не особенно был интересен селекционерам и в целом считался полуодомашненной культурой. Теперь ученые намерены изменить агрономические характеристики физалиса, поскольку люди хотят больше разнообразных и питательных продуктов.
Более шести лет группа ученых под руководством доктора Джойса Ван Экка из Института Бойса Томпсона запустила «Проект по улучшению физалиса». Цель - превратить физалис из садового полудекоративного растения в культуру масштабного производства, плоды которой однажды станут обычным явлением в магазинах наряду с черникой и ежевикой.
Physalis pubescens var. grisea (P. grisea) - вид, чьи плоды опадают с растения, отсюда и общее название физалис. Это затрудняет сбор урожая и подвергает плоды риску переноса патогенов, передающихся через почву, что делает их непригодными для продажи. Кроме того, насекомые часто повреждают растения, снижая урожайность. Достижения в области редактирования генов обещают решение этих проблем и помощь садоводам и фермерам. Кроме того, исследования биологии физалиса послужат моделью для улучшения других плодовых растений, особенно малоиспользуемых видов.
Плоды физалиса, на вкус нечто среднее между помидором и ананасом, очень питательны, богатым калием, витамином С и антиоксидантами. Их можно есть в свежем виде, перерабатывать в желе, использовать в выпечке. Сегодня земляная вишня в основном выращивается в домашних садах, а в США есть несколько мелких ферм, поставляющих ягоды физалиса на местные рынки. Также в США ряд семенных компаний предлагают семена физалиса для тех, кто занят в этой нише диетического разнообразия.
«У физалиса много преимуществ, включая уникальный вкус и питательность, растения благополучно плодоносят в разных климатических условиях. Проблема в том, что у них есть некоторые неприятные агрономические особенности, которые затрудняют их выращивание в больших масштабах», — отметила Савана Мари Дейл, аспирантка и соавтор недавней статьи группы, опубликованной в журнале Plants, People, Planet.
Само растение имеет раскидистую привычку роста и сбрасывает свои плоды на землю, что делает его неуправляемым, а ягоды мелковаты. Тем не менее, будучи представителем пасленовых, физалис должен хорошо отзываться на селекцию, как это произошло с его родственником – помидором, где все аналогично начиналось с мелких плодов.
Вместо того чтобы тратить десятилетия на селективное разведение земляной вишни для решения этих проблем, команда использует технологию редактирования генов под названием CRISPR/Cas9 для внесения точных изменений в ДНК растения.
Изменив определенные гены, исследователи уже добились впечатляющего прогресса. Они создали растения физалиса с более компактным ростом, что облегчило их выращивание. Они также увеличили размер плодов и работают над способами, которые позволят дольше удерживать плоды на растении, что сделает сбор урожая проще и безопаснее, поскольку их не нужно собирать с земли. Плоды современного физалиса небольшие, примерно 13 мм в диаметре, что представляет собой агрономически важный признак, который является целью для улучшения, и ученые увеличили их на 24%.
«Помимо сельскохозяйственного применения, физалис служит ценным модельным видом для изучения семейства пасленовых, в которое входят такие экономически важные культуры, как томаты и картофель», - сказала Элис Томашевски, аспирантка и соавтор недавней статьи о проекте.
Исследование уникальных особенностей плодов земляной вишни, таких как ее покрытие, похожее на бумажный фонарь (раздутая чашечка) и механизмы отделения плода (процесс, посредством которого плод отделяется от своего родительского растения), дает понимание, что может быть применено для улучшения родственных культур. Двойная роль физалиса как культуры и модельного организма подчеркивает ее научное и практическое значение.
В рамках проекта также изучается, как физалис естественным образом противостоит определенным вредителям, и эти знания можно применить к другим культурам, чтобы сократить потребность в пестицидах.
«Улучшение качества физалиса не только приносит пользу тем, кто выращивает и потребляет эти питательные плоды, но и расширяет наши знания о биологии растений, что имеет решающее значение для будущего развития сельского хозяйства. Поскольку мы сталкиваемся с комплексными проблемами изменения климата и продовольственной безопасности в глобальном масштабе, проект по улучшению физалиса предлагает заглянуть в будущее, где наука может помочь создать более устойчивые, производительные и стабильные продовольственные системы», заключил Ван Эк.
Источник: Boyce Thompson Institute.
На фото: плоды Physalis grisea отделяются и опадают с растения на разных стадиях созревания, что приводит к различной окраске отделенных плодов и их чашечек. Источник: Plants, People, Planet (2024). DOI: 10.1002/ppp3.10536
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.
