Исследователи работают над тем, чтобы обратить вспять генетическую эрозию, вывести устойчивые сорта оливок

В центре глобальной дискуссии о связи между устойчивым развитием и изменением климата, биоразнообразие вызывает больший интерес. 

Что касается биоразнообразия оливок, то в последние годы наблюдается рост внимания со стороны операторов агропродовольственного сектора и исследователей, которые привержены противодействию генетической эрозии, а также изучению и выведению более устойчивых сортов.

Оливковое дерево (Olea Europaea подвид. европа) — это очень древний древесный вид с большим генетическим разнообразием», — сказала Саманта Зеласко, научный сотрудник Центра оливковых, фруктовых и цитрусовых культур Совета сельскохозяйственных исследований и анализа экономики сельского хозяйства (CREA-OFA) Ренде. , в Калабрии.

Во-первых, мы должны уточнить, что "генетическое разнообразие» — это научное определение, которое в публичных дебатах обычно заменяется "биоразнообразие», — добавила она. 

Согласно последнему официальному расчету, проведенному CREA в 2012 году во втором докладе Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций о состоянии генетических ресурсов растений для производства продовольствия и ведения сельского ex-situ коллекции в мире насчитывали не менее 2,629 различных сортов. 

Италия обладает самым богатым генетическим разнообразием: 734 наименования занесены в национальный реестр сортов плодовых растений, обновленный в 2020 году Министерством сельского хозяйства Италии.

Италия может похвастаться очень большим количеством сортов, а состав ее зародышевой плазмы оливок является самым большим и разнообразным в мире», — сказал Зеласко. Находясь в центре Средиземноморья, на протяжении тысячелетий страна пережила несколько исторических событий и перемещений людей, которые способствовали импорту и обмену растительным материалом, способствуя обогащению ее сортового наследия».

Сегодня частые сообщения о якобы новых генотипах указывают на большое разнообразие гермоплазмы. Тем не менее, исследователи предупреждают, что точное количество разновидностей невозможно определить с уверенностью из-за многочисленных случаев синонимии и омонимии.

Недавно мы провели углубленное молекулярное исследование итальянских сортов с использованием очень большого количества маркеров, покрывающих почти весь геном», — сказал Зеласко. Мы еще не завершили исследование, но уже можем сказать, что предположительно добрая часть генетического материала, может быть, половина представлена ​​случаями синонимии». 

То же самое, вероятно, происходит и в других странах», — добавила она. Все-таки в Италии огромное количество сортов, которые являются результатом местных селекций. В большинстве итальянских регионов мы можем найти от 30 до 40 сортов, а также обширную зародышевую плазму на местном уровне».

Несколько линий научных данных указывают на то, что область одомашнивания оливкового дерева это Левант (т. е. регион Восточного Средиземноморья, включающий современный Кипр, Израиль, Иорданию, Ливан, Сирию, Палестину и большую часть Турции), откуда он распространился по бассейну Средиземного моря. 

Решающую роль сыграло вегетативное размножение, поэтому в зародышевой плазме оливок можно найти много случаев синонимии — Зеласко приводит пример тосканского сорта Санта-Катерина, который демонстрирует тот же молекулярный профиль, что и испанский сорт Гордаль Севильяна. Между тем, оливковое дерево дифференцировалось на местном уровне, породив множество разновидностей.

Когда в дело вступают случаи синонимии, а именно разные наименования одного и того же сорта, могут возникнуть коммерческие проблемы», — сказал Зеласко. Правовые споры, связанные с поставками столовых оливок и оливковое масло экстра вирджин из других географических мест, чем те, которые предусмотрены производственными регламентами Защищенных географических указаний (PGI) и Защищенного обозначения происхождения (PDO)». 

Повторное секвенирование геномов сортов, включенных в спецификации, могло бы помочь выбрать специфические для сортов маркеры, способные однозначно идентифицировать отдельные сорта, и обеспечить более эффективную систему генетической сертификации», — добавила она.

В нынешних условиях, когда исследования направлены на поиск решений в области устойчивого развития, богатый и разнообразный генофонд может оказаться полезным и для отбора генов для программ генетического улучшения.

Большое биоразнообразие полезно для исследователей, которые хотят проводить новые программы разведения», — сказал Зеласко. Первый шаг — понять поведение сорта на агрономическом уровне, обнаружить гены в его ДНК, которые улучшают определенные признаки, или, скорее, мутации в генах, отвечающие за улучшение агрономических признаков».

Чтобы наблюдать за генетическим выражением различных сортов, необходимо изучать их поведение в одной среде, отсюда и важность коллекций.

Требуются годы, чтобы фенотипировать и охарактеризовать разновидность, поскольку мы должны учитывать "на-лет и "неблагоприятные годы в чередующемся цикле плодоношения оливкового дерева, и нам нужны надежные данные, повторяющиеся как минимум за три или четыре года», — сказал Зеласко. 

Поскольку большинство агрономических признаков обусловлено окружающей средой, сравнение сортов также должно быть распространено на другие среды, которые могут быть точно представлены коллекциями, содержащими распространенные сорта», — добавила она. Как только сравнение между сортами будет завершено, мы сможем проследить, какие гены задействованы, и мутации, ответственные за улучшение признаков».

В настоящее время такие мутации используются в инновационной геномной технике, называемой редактированием генома, которая является частью методов вспомогательной эволюции, последней новинкой в ​​этом секторе. Редактирование генома состоит из точечной модификации генома в определенном месте, в отличие от традиционного мутагенеза, который действует случайным образом.

Улучшающие мутации идентифицируются с помощью статистического подхода, и мы не переносим ДНК, а идентифицируем последовательности и даем инструкции ферментному комплексу, который способен воспроизвести мутацию», — сказал Зеласко. 

Это яркий пример увеличения генетического разнообразия оливкового дерева», — добавила она. А именно, мы выявляем улучшающие признаки и воспроизводим их в улучшаемом сорте без изменения его генетического фона».

Возьмем один конкретный пример: Carolea, самый распространенный сорт в Калабрии, является одним из сортов, изученных исследователями CREA на предмет его восприимчивости к Спилокея масличная, который вызывает болезнь павлиньей пятнистости, потенциально серьезную фитосанитарную проблему.

Недавно мы фенотипировали восприимчивость к Спилоцея масличная в нашей коллекции не менее 150 сортов, и поэтому мы скоро сможем определить улучшающие мутации, связав генотип с фенотипом», — сказал Зеласко. 

Гены, ответственные за реакцию растения на патоген, также были недавно идентифицированы исследовательской группой Университета Палермо», — добавила она. Затем, в ближайшие несколько лет, мы, вероятно, сможем воспроизвести улучшающую мутацию в этом сорте с помощью техники редактирования генома и, следовательно, получить улучшенную каролею, которая переносит павлинью пятнистость».

Учитывая сокращение фитосанитарных обработок за счет растений, менее восприимчивых к определенным заболеваниям, исследования инновационных геномных методов прокладывают путь к селекции большего количества растений. подходит для новых климатических сценариев.

Наконец, изучение зародышевой плазмы позволяет заново открывать сорта которые были отложены в сторону и которые обладают характеристиками, которые могут оказаться полезными в текущем контексте. 

Могу привести в пример заброшенный апулийский сорт Тосканина, в котором очень высокое содержание олеиновой кислоты и фенольные соединения и рано вступает в производство, будучи довольно продуктивным с умеренным чередованием», — сказал Зеласко. 

Сейчас мы тестируем его на устойчивость к водному стрессу и биотический стресс», — добавила она. Такого рода информации по-прежнему не хватает, поскольку эти аспекты в последнее время стали приоритетными для научного мира».

На момент написания пять новых образцов были готовы к включению в коллекцию CREA в Мирто-Крозии, расположенном на ионическом побережье Калабрии, в провинции Козенца. Эти образцы были генетически охарактеризованы и имеют уникальные молекулярные профили.

Это все еще неопубликованные образцы, поэтому потенциальные новые сорта, у которых еще нет определенного названия», — сказал Зеласко. 

Она уточнила, что они были найдены в Калабрии и других регионах Италии, а некоторые из них произошли от корневых отпрысков многовековых монументальных растений, в том числе один из подвоя оливоне Фиббианелло в Семпрониано, Тоскана.

Монументальные оливковые деревья являются интересным объектом изучения для понимания филогенеза вида», — сказал Зеласко. Очень тщательный геномный анализ позволяет нам понять, как вид эволюционировал от фазы одомашнивания до настоящего времени».

Современная тенденция – это создание коллекций дикорастущих растений, и недавно в Хорватии была создана новая коллекция такого рода», – добавила она. Мы должны учитывать, что материал диких оливок является резервуаром новых генов, очень полезных для программы селекции, особенно для выявления более устойчивых агрономических признаков».