اكتشف مؤلفو الدراسة أن جينًا واحدًا، ضروريًا لتكوين الإزهار في نبات الطماطم، يزيد من إنتاجية النبات بأكثر من 60%.
تعد الطماطم من بين الخضروات الأكثر شعبية في قائمة طعام البحر الأبيض المتوسط، وهي منتج طبيعي في كل سلطة. لذلك، ليس من المستغرب أن يتم زراعة عشرات الملايين من الأطنان من الطماطم بمختلف أنواعها في العالم كل عام، والتي تقدر قيمتها بأكثر من ملياري دولار. والآن، سيساهم تطور جديد قام به علماء من كلية روبرت سميث للزراعة والأغذية والبيئة بالجامعة العبرية في زيادة إنتاجية الطماطم الكبيرة مع تحسين حلاوتها.
اكتشف مؤلفو الدراسة، طالب الدكتوراه أوري كريجر والبروفيسور داني زمير من كلية الزراعة روبرت سميث في الجامعة العبرية، بالتعاون مع الدكتور زاك ليبمان من مختبرات كولد سبرينج هاربور في نيويورك، أن جينًا واحدًا وهو ضروري لتكوين الإزهار في نبات الطماطم، ويزيد من إنتاجية النبات بأكثر من 60٪. واكتشف الباحثون أيضًا أنه يمكن تطبيق هذه الميزة في مجموعة متنوعة من الأصناف وفي الظروف المناخية المختلفة.
وتم التعرف على الجين خلال دراسة وراثية نشرت نتائجها مطلع الشهر الجاري في مجلة Nature Genetics، والتي ركزت على فك رموز العوامل الوراثية المرتبطة بظاهرة قوة الهجين في نبات الطماطم. في هذه الظاهرة، التي حددها تشارلز داروين منذ أكثر من قرن من الزمان، يُظهر نسل نباتين مرتبطين وراثيا معدل نمو وإنتاجية أفضل من والديه. إحدى النظريات الأولى التي تم طرحها منذ حوالي قرن من الزمان تعزو هذه الظاهرة إلى تفاعل فريد يحدث بين نسختين مختلفتين من جين معين، ولكن حتى الآن لم يتم تحديد الجينات المشاركة في هذه الظاهرة.
ولتحديد موقع الجين، استخدم الباحثون قاعدة بيانات وراثية تحتوي على حوالي 5,000 سلالة طماطم متحولة. يحتوي كل خط في المتوسط على جين واحد معيب ولكنه مطابق في تركيبه الجيني لصنف الطماطم. وتختلف الخطوط الطافرة في السمات المتعلقة بتطور النبات مثل شكل الثمرة وشكل الورقة ولون الثمرة وغيرها. قام الباحثون بتهجين السلالة المستزرعة بخطوط متحولة مختلفة وقارنوا إنتاجية الحيوانات المستنسخة والسمات الأخرى بالسلالة المستنبتة. يوضح كريجر: "لقد زرعنا التجربة في منطقتين مختلفتين للزراعة واختبرنا ما إذا كانت العبوات، التي تحتوي على نسخة عادية من جين معين ونسخة أخرى بها طفرة، يمكن أن تحسن خصائص مختلفة في النبات مقارنة بالصنف المزروع". ويتم توصيف النباتات على مجموعة متنوعة من السمات مثل: إنتاجية الثمار لكل نبات، ووزن النبات، وحجم الثمرة، ونسبة السكريات القابلة للذوبان فيها. "عندما وصلنا إلى الحقل لنرى كيف تطورت النباتات، حددنا بسهولة النبات الذي أعطى أكبر إنتاجية لأنه ببساطة لا يمكن التقاطه باليد."
ووجد الباحثون أن التكاثر بالطفرة يؤدي إلى زيادة إجمالي عدد النورات في النبات وعدد الأزهار في كل نورة والتي ستتطور فيما بعد إلى ثمار. وهكذا، بينما في الصنف المزروع يتكون حوالي 75 نورة وفي كل نورة ما بين 3-5 طماطم، في خط التهجين يتكون حوالي 100 نورة مع 4-7 طماطم في كل زهرة. علاوة على ذلك، وعلى عكس الافتراض بأن تكاثر الطماطم في النبات سيؤدي إلى انخفاض في وزن كل ثمرة، فإن متوسط وزن الثمار في الخط الفطري كان أعلى من متوسط وزن الثمار في الصنف المزروع.
الجين الموجود يجلب ميزة فريدة أخرى في الطماطم - طعم أكثر حلاوة. يقول كريجر: "يمكن لشجيرة الطماطم أن تنتج مستوى محدودًا من السكريات التي تقسمها بالتساوي بين ثمارها". "لذلك اعتقدنا في البداية أن المحصول الكبير الذي حصلنا عليه سيضر بحلاوة الفاكهة". ومع ذلك، لمفاجأة الباحثين، تسبب الجين الذي وجدوه في زيادة بنسبة 20٪ في مستوى السكر القابل للذوبان في الفاكهة، وهي حقيقة ذات أهمية خاصة لمصنعي الكاتشب.
وفقًا لكريجر، "فيما يتعلق بالبحث، فإن اكتشافنا هو أول دليل على وجود جين واحد يؤثر بشكل كبير على ظاهرة الهجين. وفي الجانب التطبيقي أظهرت الدراسة أن دمج الجين في النبات يمكن أن يؤدي إلى تحسين عدة صفات ذات أهمية زراعية، وكل هذا دون استخدام الهندسة الوراثية.
تم تسجيل هذه التكنولوجيا كبراءة اختراع من قبل شركة تطوير الأبحاث التابعة للجامعة العبرية، والتي تبحث عن شركاء محتملين لتطوير الاختراع وتسويقه تجاريًا.
