En Cornell-forsker har fullført et tiår langt program for å utvikle nye varianter av tomater som naturlig motstår skadedyr og begrenser overføring av virussykdommer fra insekter.
Martha Mutschler-Chu, en planteforedler og genetiker som leder programmet, deponerte nylig et første sett med insektresistente tomatforskningslinjer i det amerikanske landbruksdepartementets kimplasmasystem og Tomato Genetics Resource Center ved University of California-Davis, som vil være tilgjengelig for alle å få tilgang til plantene for forskning.
Denne våren vil Mutschler-Chu fullføre utviklingen av et nytt sett med 20 elitelinjer, som deretter vil bli gjort tilgjengelig for alle interesserte frøselskaper, som kan avle de skadedyrbestandige egenskapene til kommersielle varianter. Å foredle nye sorter kan ta frøselskaper opptil fem år før de begynner å selge nye insektresistente sorter.
For dyrkere vil disse fordelene gi mindre avlingstap og fruktskader, samtidig som de eliminerer eller reduserer bruk av plantevernmidler og beskytter miljøet.
Resistens mot skadedyr i disse tomatene ble tilpasset fra en vill tomat hjemmehørende i Peru, Solanum pennellii. Andinstomaten har små hår kalt trikomer som skiller ut dråper av sukkerforbindelser, kalt acylsukker, som frastøter insekter. På denne måten avskrekker plantene trygt og naturlig en lang rekke insekter, og hindrer dem i å mate, spise blader og overføre virus, eller legge egg, der larver kan skade planter.
"De nye linjene kombinerer planter og frukt av bedre kvalitet med høye acylsukkernivåer, en kombinasjon frøselskaper trenger for å overføre acylsukkeregenskapen til kommersielle varianter," sa Mutschler-Chu, professor emeritus ved School of Integrative Plant Science, Plant Breeding and Genetics Section , en del av College of Agriculture and Life Sciences.
I felt- og laboratorietester av de første forskningslinjene, planteforskere fra Cornell og syv andre universitetspartnere (North Carolina State University; University of Georgia, Clemson University; University of Florida; University of California, Davis; University of California, Riverside; og Tennessee Tech University) fant ut at de riktige nivåene og formen av acylsukker kontrollerte vestlige blomstertrips som spredte flekkvisne virus, og søtpotethvitfluer, som overfører gult bladkrøllvirus. Som et resultat ble betydelig færre planter infisert med disse ødeleggende sykdommene, og i feltforsøk, disse infeksjonene skjedde sent på sesongen.
"For best viruskontroll har jeg foreslått at frøselskaper bruker en tolags tilnærming: lage hybrider med både acylsugar-egenskapen og standard virusresistensgener," sa Mutschler-Chu. Hvis insekter klarer å infisere en plante med virus til tross for acylsukkerene, gir virusresistente gener ekstra beskyttelse.
"Det er et system som vil beskytte bruken av virusresistensgenene, fordi hvis det er mindre virus som kommer inn i en plante, reduseres sannsynligheten for at viruset vil ha en tilfeldig mutasjon som genererer en stamme som overvinner motstanden," sa Mutschler-Chu. Tilsvarende, siden acylsukker er ikke-giftig og ikke dreper insekter, er det mindre seleksjonspress for insekter selv å bli tolerante, slik at de tilpasser seg saktere til frastøtningsmidlet.
De nye elitelinjene, som snart er tilgjengelige for frøselskaper, har fått de fleste ville genene fra S. pennellii som fremmer agronomisk uønskede egenskaper fjernet fra genomet. Mutschler-Chu beholdt kritiske acylsukkergener mens han fjernet mange andre ville gener som forårsaket negative egenskaper som overflødige grener, liten frukt og en bismak. Mens innledende forskningslinjer inneholdt omtrent 12 % vill S. pennellii-DNA, er de nyeste linjene nede på omtrent 2.5 % vill-DNA.
I bredere termer demonstrerer arbeidet praktisk talt en prosess for å inkorporere en verdifull egenskap, basert på en sikker naturlig forbindelse, kontrollert av en rekke gener, og som er effektiv mot virus og flere skadedyr, en strategi som også kan være til nytte for andre avlinger, sa Mutschler-Chu.
Selv om elitelinjene vil bli utgitt ikke-eksklusivt for enhver frøbedrift for å avle egenskaper til sine kommersielle varianter, må de søke om en lisens hos Cornell's Center for Technology Licensing før de kan selge frø.