توتفرنگیهای خوشرنگ و خوشطعم با ارزش غذایی بالا، بدون هیچ هزینهای برای رشد گیاه؟ این رویایی است که محققان دانشگاه کشاورزی نانجینگ و دانشگاه کنتیکت به حقیقت نزدیک کردهاند. آنها با فعالسازی یک ژن بهظاهر معمولی به نام FveIPT2 که نقشی در نگهداری پایهای سلولها دارد، موفق شدند رنگ، عطر و ترکیبات آنتیاکسیدانی توتفرنگی را به طور چشمگیری افزایش دهند، بدون اینکه کوچکترین تأثیری بر رشد، اندازه یا شیرینی میوه بگذارند.
چالش دیرینه بهبود کیفیت میوه
بهبود کیفیت میوه در عین حفظ رشد طبیعی گیاه، یکی از دشوارترین اهداف در کشاورزی بوده است. ترکیباتی مانند آنتوسیانینها و ترپنوئیدها که مسئول رنگ، عطر و خواص آنتیاکسیدانی هستند، معمولاً از طریق مسیرهای متابولیکی وابسته به هورمونهای گیاهی مانند سیتوکینینها تولید میشوند. دستکاری این هورمونها اغلب منجر به تغییرات ناخواسته در ساختار و رشد گیاه میشود.
اما گروهی از ژنهای مرتبط با سیتوکینین به نام ترانسفرازهای ایزوپنتنیل نوع tRNA تاکنون کمتر مورد توجه قرار گرفتهاند. این ژنها معمولاً به عنوان ژنهای «خانهداری» شناخته میشوند که وظایف روزمره سلولی را انجام میدهند، نه تنظیم صفات گیاهی. اما پژوهش جدید نشان میدهد که این دیدگاه نیاز به بازبینی دارد.
ژن خانهداری با پتانسیل پنهان
محققان با تمرکز بر ژن FveIPT2 در توتفرنگیهای جنگلی، گیاهانی را مهندسی کردند که این ژن را با شدت بیشتری بیان میکردند. نتیجه شگفتانگیز بود: میوههای رسیده این گیاهان حاوی مقادیر بسیار بیشتری آنتوسیانین و ترپنوئید بودند، اما از نظر رشد، اندازه میوه و میزان قند تفاوتی با گیاهان عادی نداشتند.
این یافته دیدگاه سنتی را که ژنهای خانهداری فقط نقشهای منفعل دارند، به چالش میکشد. به گفته محققان، FveIPT2 در اصلاح tRNA نقش دارد و به تولید نوعی سیتوکینین به نام cis-zeatin منجر میشود، اما برخلاف دیگر ژنهای سیتوکینینی، افزایش فعالیت آن تنها تغییرات جزئی در سطح کلی هورمون ایجاد میکند و به همین دلیل رشد گیاه مختل نمیشود.
بدون تغییر در رشد، اما با تغییر در محتوای شیمیایی
گیاهان اصلاحشده کاملاً طبیعی رشد کردند، گل دادند و میوه دادند. وزن، شکل و شیرینی میوهها دستنخورده باقی ماند. اما در سطح مولکولی، تغییرات بزرگی رخ داد. سطح آنتوسیانینها، فلاونوئیدها و ترکیبات فنلی به طور قابل توجهی افزایش یافت. تجزیه و تحلیل دقیق نشان داد که 9 نوع آنتوسیانین خاص، از جمله مشتقات سیانیدین و پلارگونیدین که به خواص آنتیاکسیدانی معروفند، افزایش چشمگیری داشتهاند.
همچنین نزدیک به نیمی از ترپنوئیدهای شناساییشده، شامل مونوترپنوئیدها، سسکوئیترپنوئیدها و تریترپنوئیدها، افزایش یافتند. این ترکیبات نقش کلیدی در عطر و طعم دارند.
رنگ غنیتر، عطر دلپذیرتر
تغییرات فقط به رنگ محدود نبود. ترکیبات معطر مرتبط با نتهای گل خوشایند مانند لینالول فراوانتر شدند، در حالی که ترکیبات تند و رزینی کاهش یافتند. این تغییرات باعث شد میوهها عطر جذابتری داشته باشند. به عبارت دیگر، مصرفکنندگان میتوانند توتفرنگیهایی با رنگ قرمز عمیقتر، عطر قویتر و ارزش غذایی بالاتر را تجربه کنند، بدون اینکه نگران تغییر در طعم شیرین یا بافت آن باشند.
پیامدها برای کشاورزی و تغذیه
این پژوهش که در مجله Horticulture Research منتشر شده است، راهی جدید برای بهبود کیفیت محصولات کشاورزی بدون ایجاد عوارض جانبی باز میکند. از آنجا که ژن FveIPT2 در بسیاری از گیاهان وجود دارد، میتوان از این روش برای بهبود میوههای دیگر مانند گوجهفرنگی، انگور و مرکبات نیز استفاده کرد.
محققان تأکید میکنند که این رویکرد برخلاف اصلاح ژنتیکی سنتی که اغلب با مقاومت عمومی روبرو میشود، میتواند با استقبال بیشتری مواجه شود، زیرا در رشد گیاه اختلال ایجاد نمیکند. با ادامه تحقیقات، ممکن است به زودی شاهد توتفرنگیها و سایر میوههایی باشیم که هم خوشمزهترند و هم سالمتر، بدون آنکه گیاه برای تولید آنها هزینهای بپردازد.
