Đi lang thang trên lối đi sản xuất tại cửa hàng tạp hóa địa phương của bạn và bạn sẽ tìm thấy vô số loại cà chua rực rỡ , từ anh đào đến nho đến hình quả lê đến các loại thịt bò to lớn và các món gia truyền. Tương tự với bí, khoai tây , dưa chuột và rau xanh. Số tiền thưởng đa dạng về màu sắc, hình dạng và kích thước này không phải là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên, mà là sự chọn lọc của con người.
Qua nhiều thiên niên kỷ, nông dân và các nhà tạo giống cây trồng đã phát hiện ra những đột biến hữu ích trong trái cây và rau quả - trái cây ngon hơn, năng suất tốt hơn, hình dạng mới lạ - và bảo tồn những đặc điểm đó thông qua các kỹ thuật nhân giống thông thường. Quá trình này diễn ra chậm, nhưng nếu bạn vượt qua các chủng khác nhau đủ thời gian, cuối cùng bạn có thể tạo ra thứ gì đó đủ mới và đủ khả năng bán trên thị trường để được gọi là giống của riêng nó.
Quá trình nhân giống thông thường chậm và ổn định đó sắp nhận được một sự thúc đẩy lớn từ những tiến bộ trong lập bản đồ gen. Với bộ gen cà chua hoặc dưa chuột trong tay, các nhà lai tạo giống cây trồng không cần phải đợi hàng tháng trời để cây cà chua kết trái để biết quả cà chua sẽ là hình quả lê hay hình tròn. Thay vào đó, họ có thể tìm kiếm các dấu hiệu nhận biết trong DNA của cây con để mã hóa hình dạng, kích thước và màu sắc quả cụ thể. Kỹ thuật "chọn lọc có sự hỗ trợ của điểm đánh dấu" này hứa hẹn sẽ cắt đứt nhiều năm quy trình nhân giống cây trồng truyền thống.
Esther van der Knaap là người đi đầu trong nghiên cứu di truyền về cách thức chính xác DNA của thực vật hướng dẫn trái cây của nó phát triển dài và nạc như quả dưa chuột hothouse hoặc tròn và ngồi xổm như cà chua bít tết. Trong phòng thí nghiệm của cô tại Đại học Georgia, các sinh viên sau đại học và sinh viên chưa tốt nghiệp cắt đôi quả cà chua và đặt chúng trên một máy quét phẳng để đo hình dạng và kích thước chính xác do các tổ hợp gen khác nhau tạo ra.
Trong một bài báo được xuất bản vào ngày 9 tháng 11 năm 2018 trên tạp chí Nature Communications , van der Knaap đã công bố việc phát hiện ra hai họ gen đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra trái cây và rau quả tròn hoặc dài. Trái cây và rau quả về mặt kỹ thuật là các cơ quan ăn được của thực vật, và các cơ quan đó sinh trưởng và phát triển thông qua quá trình phân chia tế bào.
Van der Knaap giải thích: “Để tạo ra một hình dạng nhất định, chẳng hạn như hình dài hoặc hình tròn, bạn cần phải có một số mô hình phân chia tế bào nhất định,” van der Knaap giải thích. "Các tế bào phân chia theo chiều ngang hoặc chúng phân chia theo chiều dọc."
Điều đó có lý. Các tế bào của cơ quan càng phân chia theo chiều ngang bằng cách tách ra ở giữa, chúng sẽ càng tạo ra nhiều mô theo chiều ngang, tạo ra một trái cây tròn và béo hơn.
Điều mà van der Knaap và các đồng nghiệp của cô đã phát hiện ra trong bộ gen cà chua là một gen cụ thể có tên là OVATE, có vẻ như chịu trách nhiệm tạo ra các protein bảo các tế bào phân chia theo mô hình dọc. Khi có nhiều tế bào tách sang hai bên, kiểu phát triển sẽ tạo ra một quả dài. OVATE là sự khác biệt giữa cà chua bi tròn hoàn hảo và cà chua hình quả lê.
Van der Knaap cho biết cà chua hoang dã, giống như các giống bản địa được tìm thấy ở Peru, Ecuador và Mexico, luôn nhỏ và tròn, van der Knaap nói, có nghĩa là hình quả lê và các loại cà chua dài khác là những đột biến xuất hiện sau này. Từ những năm 1930, các nhà sinh học thực vật gọi là đột biến kéo dài là OVATE, nhưng không có manh mối nào về cơ chế di truyền thực sự đằng sau nó.
Giờ đây van der Knaap đã xác định được protein OVATE, cũng như một họ protein khác được gọi là TRMs tương tác với OVATE, nó cung cấp một công cụ khác cho các nhà chọn tạo giống cây trồng đang sử dụng phương pháp chọn lọc có sự hỗ trợ của marker. Nếu có các điểm đánh dấu OVATE và TRM, bạn có thể chắc chắn rằng quả sẽ dài ra. Nếu thiếu cái này hoặc cái kia, nó sẽ trở lại làm tròn. Van der Knaap cho biết điều này sẽ đẩy nhanh quá trình nhân giống và cho phép người trồng tập trung vào các đặc điểm phức tạp hơn như năng suất và khả năng kháng sâu bệnh không dễ dàng liên kết trở lại với một hoặc hai gen.
Vậy câu hỏi đặt ra là, những tiến bộ này trong di truyền thực vật có nghĩa là lối đi sản xuất của bạn sẽ sớm có cà chua vuông hoặc bí ngô hình kim tự tháp? Van der Knaap nói rằng không có khả năng xảy ra, nhưng không phải vì nó không khả thi về mặt kỹ thuật. Cô ấy nói rằng có rất nhiều đột biến kỳ lạ trong bộ gen cà chua dẫn đến những quả trông giống như điên rồ. Và vì những đột biến đó xảy ra một cách tự nhiên, chúng có thể được phân lập và nhân rộng trong phòng thí nghiệm.
Van der Knaap cho biết, vấn đề với cà chua hình vuông và các loại trái cây có hình dạng kỳ quặc khác là hai lần. Đầu tiên, có vấn đề về GMO. Nếu các nhà tạo giống thực vật sử dụng chỉnh sửa gen để chỉnh sửa hoặc thay thế trực tiếp gen trong cây thực phẩm, thì những chủng đó được coi là GMO và mọi người sẽ phát hoảng với GMO trong thực phẩm của họ.
Thứ hai, hình dạng trái cây và rau quả hoàn toàn mới có thể có mùi vị khó chịu.
Van der Knaap nói: “Một số đột biến kỳ lạ đến mức không người trồng trọt nào có thể trồng được chúng, bởi vì chúng có rất nhiều vấn đề khác”. "Chúng chỉ có một vài quả trên mỗi cây hoặc chúng có mùi vị khủng khiếp, bởi vì khi bạn trồng một quả có hình dạng thực sự kỳ quặc, bạn sẽ làm rối loạn cân bằng hormone. Nó có thể không ngon và ngọt chút nào."
Van der Knaap nói, nếu bạn thực sự muốn trồng một quả cà chua vuông, chỉ cần đặt một cái hộp xung quanh nó giống như người Nhật làm với những quả dưa hấu vuông điên rồ đó . "Đó sẽ là một loại cà chua cao cấp," nhà nghiên cứu nói. "Tôi không biết liệu mình có muốn trả tiền cho điều đó hay không."
Bây giờ thật tuyệt
Các bạn tại Grow Your Heirlooms đã đăng hướng dẫn và video về cách trồng cà chua vuông bằng hộp nhựa thủ công.