Raziskovalci si prizadevajo obrniti genetsko erozijo in vzgojiti odporne sorte oljk

V središču svetovne razprave o povezavi med trajnostnim razvojem in podnebnimi spremembami, biotska raznovrstnost vzbuja več zanimanja. 

Kar zadeva biotsko raznovrstnost oljk, je zadnja leta opaziti rast pozornosti med nosilci dejavnosti v kmetijsko-živilskem sektorju in raziskovalci, ki so zavezani preprečevanju genske erozije, pa tudi preučevanju in žlahtnjenju bolj odpornih sort.

"Oljka (Olea europaea subsp. europaea) je zelo starodavna drevesna vrsta z veliko genetsko raznolikostjo,« je povedala Samanta Zelasco, raziskovalka v Centru za oljčne, sadne in agrume Sveta za raziskave v kmetijstvu in raziskave analize ekonomije kmetijstva (CREA-OFA) iz Rendeja. , v Kalabriji.

"Najprej moramo to razjasniti ​,war"genska raznovrstnost« je znanstvena definicija, s katero se v javnih razpravah praviloma zamenjuje ​,war"biotske raznovrstnosti,« je dodala. 

Po zadnjem uradnem izračunu, ki ga je leta 2012 izvedla CREA v drugem poročilu Organizacije Združenih narodov za prehrano in kmetijstvo o stanju rastlinskih genskih virov za prehrano in kmetijstvo, je zarodna plazma oljk, prisotna v glavnih ex situ Zbirke na svetu so znašale najmanj 2,629 različnih sort. 

Italija ima najbogatejšo gensko raznovrstnost, saj je v nacionalnem registru sort sadnih rastlin, ki ga je leta 734 posodobilo italijansko ministrstvo za kmetijstvo, uvrščenih 2020 imen.

"Italija se ponaša z zelo velikim številom sort, sestava njene zarodne plazme oljk pa je največja in najbolj raznolika na svetu,« je dejal Zelasco. ​,war"Ker je država v središču Sredozemlja, je skozi tisočletja prestala več zgodovinskih dogodkov in gibanj ljudi, ki so spodbujali uvoz in izmenjavo rastlinskega materiala, kar je prispevalo k obogatitvi njene sortne dediščine.«

Danes pogosta poročila o domnevno novih genotipih kažejo na veliko pestrost zarodne plazme. Vendar pa raziskovalci opozarjajo, da natančnega števila sort ni mogoče z gotovostjo določiti zaradi številnih primerov sinonimnosti in homonimije.

"Nedavno smo izvedli poglobljeno molekularno raziskavo italijanskih sort z uporabo zelo velikega števila markerjev, ki pokrivajo skoraj celoten genom,« je dejal Zelasco. ​,war"Študije še nismo zaključili, lahko pa že rečemo, da domnevno dobršen del genetskega materiala, morda polovico, predstavljajo primeri sinonimije.” 

"Enako se verjetno dogaja tudi v drugih državah,« je dodala. ​,war"Kljub temu ima Italija ogromno sort, ki so plod lokalne selekcije. V večini italijanskih regij lahko najdemo približno 30 do 40 sort, potem pa široko germplazmo tudi na lokalni ravni.«

Več vrstic znanstvenih dokazov kaže, da območje udomačitve oljke je Levant (tj. območje vzhodnega Sredozemlja, ki vključuje današnji Ciper, Izrael, Jordanijo, Libanon, Sirijo, Palestino in večino Turčije), iz katerega se je razširil po sredozemskem bazenu. 

Vegetativno razmnoževanje je imelo ključno vlogo, zato je v germplazmi oljk mogoče najti veliko sinonimnih primerov – Zelasco daje primer toskanske sorte Santa Caterina, ki kaže enak molekularni profil španske sorte Gordal Sevillana. Medtem se je oljka lokalno diferencirala in ustvarila številne sorte.

"Ko pridejo v poštev primeri sinonimnosti, namreč različna poimenovanja iste sorte, lahko pride do komercialnih težav,« je dejal Zelasco. ​,war"Pravni spori v zvezi s pridobivanjem namiznih oljk in ekstra deviška oljčna olja z različnih geografskih območij, kot jih predvidevajo zaščitene geografske označbe (ZGO) in zaščitene označbe porekla (ZOP), so vse pogostejše.« 

"Ponovno zaporedje genomov sort, vključenih v specifikacije, bi lahko pomagalo pri izbiri označevalcev, specifičnih za kultivarje, ki bi lahko nedvoumno identificirali posamezne sorte, in zagotovili učinkovitejši sistem genetskega certificiranja,« je dodala.

V sedanjem kontekstu, kjer je cilj raziskav identificirati rešitve na področju trajnosti, lahko bogat in raznolik genski sklad postane uporaben tudi za črpanje genov za programe genetskega izboljšanja.

"Široka biotska raznovrstnost je koristna za raziskovalce, ki želijo izvajati nove rejske programe,« je dejal Zelasco. ​,war"Prvi korak je razumeti vedenje sorte na agronomski ravni, odkriti gene v njeni DNK, ki izboljšujejo določene lastnosti, oziroma mutacije v genih, ki so odgovorne za izboljšanje agronomskih lastnosti.«

Za opazovanje genetskega izražanja različnih sort je treba njihovo vedenje preučevati v enem samem okolju, od tod tudi pomen zbirk.

"Za fenotip in karakterizacijo sorte potrebujemo leta, saj moramo upoštevati ​,war"na-letih' in ​,war"izven leta' v nadomestnem ciklu rodnosti oljčnega drevesa in potrebujemo zanesljive podatke, ki se ponavljajo vsaj tri ali štiri leta,« je dejal Zelasco. 

"Ker je večina agronomskih lastnosti pogojena z okoljem, je treba sortno primerjavo razširiti tudi na druga okolja, ki jih lahko natančno predstavljajo zbirke pogostih sort,« je dodala. ​,war"Ko je primerjava med sortami zaključena, lahko izsledimo, kateri geni so vpleteni in mutacije, ki so odgovorne za izboljšanje lastnosti.«

Trenutno se takšne mutacije uporabljajo v inovativni genomski tehniki, imenovani urejanje genoma, ki je del tehnik asistirane evolucije, najnovejše novosti v sektorju. Urejanje genoma je sestavljeno iz točne spremembe genoma na določenem mestu, ki se razlikuje od tradicionalne mutageneze, ki deluje naključno.

"Mutacije, ki se izboljšajo, so identificirane s statističnim pristopom in ne prenesemo DNK, ampak identificiramo zaporedja in damo navodila encimskemu kompleksu, ki je sposoben reproducirati mutacijo,« je dejal Zelasco. 

"To je jasen primer krepitve genetske raznolikosti oljk,« je dodala. ​,war"Identificiramo namreč lastnosti, ki se izboljšujejo, in jih reproduciramo v sorti, ki jo želimo izboljšati, ne da bi spremenili njeno genetsko ozadje.«

Če vzemimo en konkreten primer, Carolea, najbolj razširjena sorta v Kalabriji, je ena od kultivarjev, ki so jih preučevali raziskovalci CREA zaradi njene občutljivosti na Spilocaea oleaginea, ki povzroča bolezen pavje pege, kar je potencialno pomemben fitosanitarni problem.

"Pred kratkim smo fenotipizirali dovzetnost za Spilocaea oleaginea vsaj 150 sort v naši zbirki, zato bomo kmalu lahko identificirali izboljšane mutacije s povezavo genotipa s fenotipom,« je dejal Zelasco. 

"Raziskovalna skupina Univerze v Palermu je pred kratkim odkrila tudi gene, odgovorne za odziv rastline na patogen,« je dodala. ​,war"Nato bomo v naslednjih nekaj letih verjetno lahko reproducirali izboljšano mutacijo v tej sorti s tehniko urejanja genoma in tako imeli izboljšano Caroleo, ki prenaša pavo pegavost.«

Glede na zmanjšanje fitosanitarnih tretiranj z rastlinami, ki so manj dovzetne za določene bolezni, raziskave inovativnih genomskih tehnik utirajo pot izboru več rastlin primeren za nove podnebne scenarije.

Končno študija zarodne plazme omogoča ponovno odkrijte sorte ki so bili ob strani in imajo značilnosti, ki se lahko izkažejo za koristne v trenutnem kontekstu. 

"Lahko navedem primer zapostavljene apulijske sorte Toscanina, ki ima zelo visoko vsebnost oleinske kisline in fenolne spojine in zgodaj vstopi v proizvodnjo, medtem ko je precej produktiven z zmernim menjavanjem,« je dejal Zelasco. 

"Zdaj ga testiramo za toleranca na vodni stres in biotski stres,« je dodala. ​,war"Tovrstne informacije še vedno manjkajo, saj so ti vidiki nedavno postali prednostna naloga znanstvenega sveta.

V času pisanja tega članka je pet novih pristopov pripravljenih za vključitev v zbirko CREA v Mirto Crosia, ki se nahaja na jonski obali Kalabrije, v provinci Cosenza – po genetski karakterizaciji imajo pristopi edinstvene molekularne profile.

"Gre za še neobjavljene akcesije, torej potencialne nove sorte, ki še nimajo definiranega imena,« je dejal Zelasco. 

Poudarila je, da so jih našli v Kalabriji in drugih italijanskih pokrajinah, nekateri pa izvirajo iz koreninskih odrastkov stoletnih, monumentalnih rastlin, med drugim tudi enega iz podlage Olivone iz Fibbianella v Sempronianu v Toskani.

"Monumentalne oljke so zanimiv predmet študija za razumevanje filogeneze vrste,« je dejal Zelasco. ​,war"Zelo temeljita genomska analiza nam omogoča, da razumemo, kako se je vrsta razvila od faze udomačitve do danes.«

"Trenuten trend je namreč ustvarjanje zbirk divjih rastlin in nedavno je na Hrvaškem nastala nova tovrstna zbirka,« je dodala. ​,war"Upoštevati moramo, da je material divjih oljk rezervoar novih genov, ki so zelo uporabni za rejski program, zlasti za prepoznavanje bolj odpornih agronomskih lastnosti.«