Az ugrálógének hatása a növénynemesítésre

Egy új kutatás szerint a paradicsomban fellehető ugrálógének családja komoly lökést adhat a növénynemesítésnek. A nemesítők most majd hatékonyabban növelhetik a növények szárazságtűrő képességét. Végeredményben a fajták aszályállósága válik kedvezőbbé.

Tudni kell, az 1970-es években terjedt el a „hulladék-DNS” kifejezés, amellyel arra akartak egyesek utalni, hogy az emberek genetikai állományának jelentős része egyszerűen hasztalan. Nos, ezt az azóta folytatott kutatások cáfolták. No de visszatérve a paradicsomra, a benne található ugrálógének az új eredmények szerint segíthetik a nemesítők munkáját. A Cambridge-i Egyetem Sainsbury Laboratóriuma és Növénytudományi Tanszéke kutatói rájöttek, hogy az aszálystressz aktivál egy olyan ugrálógéncsaládot, amelyről már korábbról ismeretes volt, hogy hozzájárul a paradicsom színéhez és alakjához. A tanulmány szerint ez az ugrálógéncsalád más növényekben is jelen van és valószínűleg újfajta tulajdonságváltozások forrása lehet, segíthet a növényeknek jobban megbirkózni a változó éghajlat miatti egyre szélsőségesebb környezeti feltételekkel.

A könnyebb megértéshez jó tudni a következőket. A genom egy szervezet teljes örökítő információját tartalmazza. Hála Barbara McClintock Nobel-díjas tudósnak, az 1940es évek óta ismert, hogy a genomban vannak úgynevezett transzpozonok. Ezek olyan DNS-szakaszok, amelyek a genomon belül képesek a helyváltoztatásra, pontosabban képesek a genomban új helyre másolni önmagukat. Sokáig azt feltételezték, hogy ezek feleslegesek, de újabban egyre több kutatás igazolta, fontos szerepük van az evolúciós folyamatokban, továbbá a növények génexpressziójának (másként génkifejeződés) és fizikai tulajdonságainak megváltoztatásában. A közkeletűen ugrálógéneknek nevezett transzpozonok megváltoztathatják vagy megszakíthatják egyes gének működését, de akár szélesíthetik is valamelyik gén hatáskörét. Igaz, olyan is van, hogy egyáltalán nincs semmilyen hatásuk a génekre.

Mindenesetre azt tény, hogy a transzpozonok óriási segítséget jelenthetnek a növények nemesítése során, mivel szerepük van a tulajdonságok sokféleségében, lehetővé teszik az egyes fajtáknál új tulajdonságok úgymond életre hívását. Általuk könnyebb lehet majd elérni a terméseknél egységes alakot, színt és méretet, a terméshozam is hatékonyabban növelhető, a betakarítás is hatékonyabb lehet. Sok újfajta tulajdonság válhatna valósággá az ugrálógének képességeinek kihasználásával; ezeket a tulajdonságokat pedig a későbbiekben művileg tovább lehetne finomítani az igényeknek megfelelően. Miközben a különféle tulajdonságokat nemzedékeken át hasznosítottuk, most kezdjük megérteni működésüket molekuláris szinten – mondja a cikk fő szerzője, Dr. Matthias Benoit, aki korábban a Sainsbury Laboratórium munkatársa volt.

A Sainsbury Laboratórium kutatója, a tanulmány társszerzője, Dr. Hajk-Georg Drost ezt nyilatkozta a kutatásuk kapcsán a Science Daily weboldalon: „Nagy méretű populációban, például egy paradicsomültetvényen, amelyben minden egyes növényben aktiválódnak a transzpozonok, várhatóan új tulajdonságok sokszínűsége lesz észlelhető. Ha ellenőrizzük ezt a »véletlenszerű mutációs« folyamatot a növényen belül, akkor felgyorsíthatjuk ezt a folyamatot olyan új fenotípusok előállításához, amelyeket ma még el sem tudunk képzelni.”

Végeredményben kijelenthető, az ugrálógének képességeinek megismerése és alkalmazása biztonságosabbnak mondható és kevesebb ellenérzést válthat ki az emberekből, ebben az esetben a fogyasztókból, mint azok az esetek, amikor egy növénybe vagy akár állatba idegen gént (szakkifejezéssel: transzgén) illesztenek be valamilyen tulajdonság elérése vagy felerősítése érdekében. Hiszen itt szó nincs külső, más fajból származó gén beépítéséről. Kizárólag és mindössze az adott növényben már eleve meglévő lehetőségek kiaknázásáról van szó.

Ez az új kutatás feltárta azt is, hogy az ilyen ugrálógénszerű elemek megtalálhatók olyan további, gazdaságilag fontos növényekben is, mint például a repce, a cékla és a quinoa.

Az eredmények ösztönzőleg hathatnak arra nézvést, hogy tovább kutassák, miként lehet aktiválni vagy újraaktiválni ezeket az ugrálógéneket, hogy érdemi változásokat lehessen általuk elérni az adott növényeknél. A jövőben akár még a tenyészidő is rövidebb lehetne általuk egyes növényeknél.

A tanulmány a nyílt hozzáférésű PLOS Genetics tudományos lap oldalán jelent meg 2019. szeptember 16-án.