Gyorsabb a hagyományos keresztezésnél, és a véletlent is kizárja
Egy új megközelítés szerint génszerkesztéskor a kutatók nem új gént juttatnak be a növénybe, hanem a meglévő génkészletből iktatnak ki olyat, amely a fogékonyságért felel.
A génszerkesztés előnyei
A CRISPR/Cas9 génszerkesztési technológia az elmúlt bő egy évtized egyik legnagyobb hatású biotechnológiai újítása, amely a paradicsomnemesítésben is kezd meghonosodni. A CRISPR segítségével a kutatók célzottan, precízen tudnak megváltoztatni egy növény genomjában bizonyos géneket – kiütve (funkciójukban gátolva) egy meglévő gén működését, vagy akár apró módosításokat végrehajtva rajta. Ezzel elvileg sokkal gyorsabban és pontosabban lehet új tulajdonságokat létrehozni, mint a hagyományos keresztezéses nemesítéssel, hiszen nem vagyunk ráutalva a véletlenszerű rekombinációra és utódszelekcióra.
Paradicsomban a CRISPR elsődleges alkalmazási területe a betegségekkel szembeni ellenálló képesség fokozása és az abiotikus stressztűrés javítása, de emellett minőségi (beltartalmi) tulajdonságok finomhangolására is sor került. Egy új megközelítés szerint a kutatók nem új gént juttatnak be a növénybe, hanem a meglévő génkészletből iktatnak ki olyat, amely a fogékonyságért felel – például bizonyos növényi gének működésének gátlásával a kórokozó már nem tudja megfertőzni a paradicsomot. Ilyen, ún. susceptibility (S) gének kiütésével sikerült már paradicsomnál növelni a gombabetegségekkel (pl. a fitoftórás betegség, azaz burgonyavész) szembeni ellenállást, de ugyanígy kísérleteznek a vírustoleranciával is. Egy friss kutatásban például a SlDMR6-1 jelű gén CRISPR-rel módosított változatát hordozó paradicsomnövények jobb szárazságtűrést és késői fertőzésre (burgonyavész) való ellenállást mutattak, mint a vad típusú kontrollnövények – egyetlen gén célzása többféle kedvező hatással járt.
Hasonlóképpen, a CRISPR-rel sikerült beavatkozni a paradicsom hőstresszválaszába is: kínai kutatók egy CPK2 nevű gén módosításával elérték, hogy a paradicsomnövény virágzása kevésbé károsodjon magas hőmérsékleten, így több termés kötődjön a hőség alatt. Ezek a példák azt mutatják, hogy a génszerkesztés közvetlen eszközt ad a nemesítők kezébe az egyes stressztoleranciák javítására.
Megjött a nyugtató vagy a D-vitamint termelő paradicsom?
2023-ban egy rangos tudományos lapban (Nature) megjelent tanulmány számolt be arról, hogy a kutatók felfedezték: a paradicsom genomjában sok esetben kettőzötten vannak jelen bizonyos gének (ún. paralóg gének), és ezek közül az egyik példány apró módosítása is jelentős változást hozhat a fenotípusban. Például a CLV3 nevű génnek két hasonló másolata is jelen van a paradicsom rokonságában; ha mindkét másolatot kiütötték CRISPR-rel egy kísérleti növénynél, az torz, életképtelen fejlődést eredményezett, ám ha csak az egyik példányon hajtottak végre apró változtatást, máris nagyobb termésméretet kaptak. Ez azt sugallja, hogy a jövőben akár finomhangolt génszerkesztéssel lehet növelni a paradicsom termésnagyságát anélkül, hogy más fontos tulajdonság sérülne.
Hasonlóképpen, japán kutatók néhány éve CRISPR-rel hoztak létre olyan paradicsomot, amelyben megemelték a γ-amino-vajsav- (GABA) tartalmat – ez egy az emberi vérnyomásra jótékony hatású vegyület. A fejlesztés eredményeként egy olyan paradicsomfajta került kereskedelmi forgalomba Japánban, amely nyugtató, egészségvédő tulajdonságú lehet a magas GABA-szint miatt, mindezt genetikai módosítás nélkül (a CRISPR-termékeket Japán nem tekinti GMO-nak, ha nem kerül idegen gén a növénybe). Egy európai kutatócsoport pedig a D-vitamin előállítására tette a paradicsomot képessé: a növény egy enzimjét kikapcsolva elérték, hogy a levelekben és éretlen bogyókban nagy mennyiségben halmozódjon fel az a provitamin (7-DHC), amelyből napfény hatására D-vitamint lehet szintetizálni.
A módosítás révén egyetlen paradicsom elfogyasztása a napi D-vitamin szükséglet 20–30%-át biztosíthatná a jövőben – gyakorlatilag „napfényvitamint” termelő paradicsomot hoztak létre. Ezek a példák ugyan még kísérleti stádiumban vannak (illetve a szabályozási környezet sem engedi Európában a szabadföldi génszerkesztett fajtákat egyelőre), de jól mutatják a genetikai újítások potenciálját. A klasszikus nemesítés évtizedei után ma már olyan eszköztár (CRISPR, RNA-interferencia stb.) áll a kutatók rendelkezésére, amellyel célzottabban lehet nemesíteni, és olyan tulajdonságokat is befolyásolhatnak, melyek korábban elérhetetlennek tűntek. A génszerkesztés tehát a jövőben akár mindennapos kiegészítője lehet a paradicsom-fajtanemesítésnek – feltéve, hogy a technológia társadalmi elfogadottsága és szabályozása is lépést tart a tudományos fejlődéssel.
Feldolgozóipari elvárások és a fajtaválasztás
A fenti lehetőségek ellenére a szántóföldi paradicsomfajták nagyobb részét feldolgozásra termesztik, paradicsomsűrítmény, konzerv vagy ivólé formájában kerülnek a fogyasztókhoz. A feldolgozóipar speciális igényeket támaszt a paradicsom-alapanyaggal szemben, és ezek az igények közvetlenül befolyásolják a fajták nemesítését és megválasztását. Az egyik legfontosabb követelmény a magas szárazanyag-tartalom, azaz a bogyó húsa minél töményebb legyen. A feldolgozásra alkalmas paradicsomfajták ideális esetben kevesebb vizet és több oldott szilárd anyagot (cukrokat, savakat, pektint, rostot) tartalmaznak. A frisspiaci paradicsomnál a víztartalom jellemzően 94–95%, a szárazanyag 5–6% körüli, míg egy jó ipari fajtánál a szárazanyag akár 7–8% vagy még magasabb is lehet.
Ez döntő jelentőségű a paradicsomsűrítmény (püré, paszta) gyártásánál: minél magasabb a °Brix-érték (oldható szárazanyag-tartalom), annál kevesebb energiába kerül besűríteni a levet, és annál több készterméket kapnak egy tonna nyers paradicsomból. A paradicsom beltartalma – cukor- és savtartalma – meghatározza a késztermék ízét és stabilitását. Általános elvárás, hogy a sűrítményhez szánt paradicsomfajták legalább 4,5–5,0 °Brix-értéket produkáljanak a termésben. Sok feldolgozóüzem szerződésben rögzíti a minimum oBrix-értéket, és prémiumot fizet a magasabb értékért. Emellett a színanyag-tartalom is kritikus: a paradicsom piros színét adó likopin mennyisége határozza meg a ketchup, lé vagy paszta vonzó piros árnyalatát. A felvásárlók jellemzően minimumkövetelményeket állapítanak meg a színintenzitásra is (spektrálisan mérve vagy vizuális pontszám alapján).
Nem véletlen, hogy a nemesítők fejlesztettek már kimondottan magas likopintartalmú fajtákat – például mélypiros termésű hibrideket – kifejezetten a feldolgozóipar számára. A beltartalmi minőség tehát a fajtaválasztásnál elsődleges szempont: sokszor jobban számít, mint a friss fogyasztásra szánt fajtáknál, hiszen a feldolgozás során koncentrálódnak ezek a komponensek. (Érdekességképp megjegyezhető: a paradicsom szárazanyagának kb. fele cukor, ~10%-a sav (citromsav), ~8%-a ásványi anyag és ~7%-a pektin. Ezek megfelelő aránya adja a jó ízt és sűrűséget a kész terméknek.)
Jön a négyzetparadicsomés a leváló „ízület” génjének kikapcsolása?
A nagyüzemi paradicsomtermesztésben ma már alapkövetelmény, hogy a fajta géppel betakarítható legyen, hiszen a kézi szedés sok országban (pl. USA, Dél-Európa) munkaerőhiány vagy -költség okán nem megoldható a hatalmas területeken. A gépi betakarításhoz a paradicsomfajtáknak több speciális tulajdonsággal kell rendelkezniük. Determinált növekedésű, egyszerre érő típusok szükségesek, amelyek termései egy viszonylag szűk időablakban érnek be, így egy alkalommal le lehet aratni az összeset. A szilárd terméshús és vastag héj azért fontos, hogy a paradicsomok kíméljék a betakarítógép rázó- és szállítómechanikáját, valamint a ládákba történő ürítésnél ne sérüljenek (ne törjenek össze, ne repedjenek meg) – különben a lé kifolyik, és veszteség, illetve minőségromlás lép fel. A 20. század közepén, amikor Kaliforniában először vezették be a mechanikus paradicsombetakarítót, ehhez egy új paradicsomfajtát is kellett nemesíteni: Jack Hanna és társai egy olyan tömzsi, kemény paradicsomot hoztak létre, amely kibírta a gépi szedést, sőt, kockaszerű alakja miatt nem gurult le a szállítószalagról – ezt nevezte a köznyelv „négyzetparadicsomnak”, az alakja nyomán. Azóta persze finomodtak a gépek és a fajták is, de a kemény, repedésre nem hajlamos gyümölcs továbbra is alapkövetelmény a feldolgozandó fajtáknál. Ugyanez a tulajdonság frisspiacra nem feltétlenül előny, hiszen ott a fogyasztó a lédúsabb, vékony héjú bogyókat kedveli – ez is jól példázza, mennyire eltérő igényeket támaszt két különböző piac, és miért kell külön fajtaspecializáció.
A gépi betakarítás megkönnyítésére a paradicsom genetikai állományában egy speciális mutációt is felhasználnak: az ún. jointless gén hiányát. A vad típusú paradicsomnál a termés kocsányán van egy természetes leváló „ízület”; ha ezt a gént kikapcsolják, akkor a gyümölcs nem válik le egykönnyen a kocsányról. A gyakorlatban a mechanikus aratásnál így a paradicsom kocsány és csészelevél nélkül kerül a gyűjtőedénybe (a kocsány a növényen marad), elkerülve, hogy a kemény kocsánydarabok megszúrják vagy összeroncsolják a leszedett bogyókat. A mai modern ipari paradicsomfajták többsége hordozza a jointless jelleget, ami a zökkenőmentes gépi szedéshez hozzájárul.
További fontos gépi betakarítási szempont a mezőn maradó termés eltarthatósága: gyakran előfordul, hogy az egyszerre érő fajtákat sem tudják egy nap alatt teljesen betakarítani, így a már érett bogyók még pár napig a tövön maradnak, vagy a ládákban várnak a feldolgozásra. Ilyenkor előny, ha a fajta gyümölcse nem romlik gyorsan: a vastag héj, a kis magházüreg (kevésbé „lötyögős” belső) és a repedésmentesség mind hozzájárul, hogy a termés pár napig „field storage” állapotban maradjon, minőségromlás nélkül. A nemesítők ezért szelektálnak az ún. good holding ability (jó utóérést tűrő) tulajdonságra is, ami lényegében a hosszabb ideig a növényen tartható, túlérésre nem hajlamos bogyókat jelenti.
Tudomány és gazdaság
A szántóföldi paradicsom fajtakiválasztása tehát ma már jóval összetettebb feladat, mint korábban volt. A gyakorlott termelőnek egyszerre kell figyelembe vennie a tudomány legfrissebb eredményeit és a saját gazdaságának konkrét igényeit. Szerencsére a nemesítői oldal is egyre gyorsabban reagál a változásokra: példátlanul szoros az együttműködés az alapkutatás és a gyakorlati fajtafejlesztés között, így a génfelfedezések hamar a vetőmagpiacon hasznosulnak.
A szántóföldi paradicsom fajtakínálata dinamikusan fejlődik, és aki időben alkalmazkodik (legyen szó egy rezisztens fajta bevezetéséről egy új betegség megjelenésekor, vagy egy precíziós nemesítéssel előállított stressztűrő hibrid kipróbálásáról), az komoly versenyelőnyre tehet szert. Az új genetikai eszközök és a hagyományos nemesítés kombinációja révén várhatóan hamarosan olyan paradicsomfajták is megjelennek a szántóföldeken, amelyek korábban scifibe illőnek tűntek – a tudomány és a gyakorlat összefonódása pedig garantálja, hogy a paradicsom változó világunkban is megőrzi előkelő helyét a mezőgazdasági növények sorában.
A felhasznált szakirodalom a szerkesztőségben elérhető.
SZERZŐ: Sándor Ildikó
Fotók: shutterstock.com
