Огромные потери картофеля вызываются не только вредителями или засухой, но и повреждениями при хранении в течение девяти месяцев, обычно столько времени клубни проводят в пути на перерабатывающие предприятия или до доставки в супермаркеты
Биохимический подход, направленный на определение генетических характеристик процесса заживления ран у картофеля, стал основой проекта, возглавляемого Диланом Космой, биохимиком из Колледжа сельского хозяйства, биотехнологии и природных ресурсов Университета Невады в Рино. Об этом рассказывает Майк Вольтербек в своей статье на портале NevadaТoday.
В своей работе Косма определил первые факторы транскрипции, которые регулируют отложение компонентов, составляющих кожуру, образующуюся в процессе заживления ран у картофеля.
«Мы работаем над факторами транскрипции белков, — говорит он. — Вы можете думать о факторах транскрипции, таких как о главном выключателе в электрической панели. Надо найти главный выключатель и понять то, как он работает, чтобы включить процесс заживления ран на картофеле».
Одним из важных компонентов заживления ран клубней картофеля является отложение пробкового материала. Он составляет большую часть «кожи», покрывающей участки раны, — суберина. Суберин — это липидный полимер, который вырабатывается всеми растениями и является основным компонентом ранозаживляющих тканей картофеля. Хотя эту ранозаживляющую ткань можно найти почти в каждом растении, о ее составе и функциях известно относительно мало. Еще меньше известно о генетическом контроле образования раневого суберина.
Плохое производство суберина в процессе заживления ран становится основной причиной потерь картофеля после сбора урожая. Причем, разные сорта картофеля восстанавливаются лучше других. Эффективное производство суберина имеет решающее значение для закрытия участков ран на клубнях, чтобы предотвратить проникновение патогенов и связанные с ними потери клубней при хранении.
«Мы используем картофель как модельное растение для понимания биосинтеза и регуляция суберина, — рассказывает ученый. — Мы проводим генетические исследования, чтобы помочь селекционерам картофеля найти правильную комбинацию генов для селекции сортов с лучшей способностью к заживлению ран и увеличенным сроком хранения».
Работа ведется не только в лаборатории под микроскопом. Косма выращивает картофель в теплицах с контролируемым климатом.
Используя тепличные культуры, команда исследователей применила редактирование на основе CRISPR, метод генной инженерии, для идентификации генов в картофеле, чтобы лучше понять функцию этих главных переключателей, которые активируют отложение суберина в ране.
«Общая цель состоит в определении функций этих новых факторов транскрипции в регулировании процесса заживления ран и влиянии на разную скорость заживления ран клубней у коммерческих сортов, особенно, у тех, которые выращивают для производства чипсов. Некоторые коммерческие сорта — растения, полученные путем обычной селекции, — например, сорт Атлантик, имеют желательные характеристики для картофельных чипсов, но плохую способность заживления ран и, как следствие, большие потери при хранении. Другие хороши в хранении, но не обладают великолепным вкусом. Моя группа сотрудничает с промышленностью и селекционерами картофеля в этом проекте. Для того, чтобы производство чипсов продолжалось год, необходимо обеспечить хранение круглый год».
Картофель входит в пятерку крупнейших сельскохозяйственных культур в Неваде и является овощной культурой номер один в Соединенных Штатах с промышленностью стоимостью более 4 миллиардов долларов. Почти 33% урожая картофеля в США ежегодно теряется из-за послеуборочных проблем: это равняется примерно 1,2 миллиарда долларов потерянного потенциального дохода — только на уровне фермеров».
