En Cornell-forsker har gennemført et årtier langt program for at udvikle nye sorter af tomater, der naturligt modstår skadedyr og begrænser overførsel af virussygdomme fra insekter.
Martha Mutschler-Chu, en planteavler og genetiker, der leder programmet, deponerede for nylig et første sæt af insektresistente tomatforskningslinjer i det amerikanske landbrugsministeriums kimplasmasystem og Tomato Genetics Resource Center ved University of California-Davis, som vil være tilgængelig for alle at få adgang til planterne til forskning.
Til foråret vil Mutschler-Chu færdiggøre udviklingen af et nyt sæt på 20 elitelinjer, som derefter vil blive gjort tilgængelige for enhver interesseret frøvirksomhed, som kan forædle de skadedyrsresistente egenskaber til kommercielle sorter. Forædling af nye sorter kan tage frøfirmaer op til fem år, før de begynder at sælge nye insektresistente sorter.
For avlere vil disse fordele give mindre afgrødetab og frugtskader, samtidig med at de eliminerer eller reducerer brugen af pesticider og beskytter miljøet.
Resistens mod skadedyr i disse tomater blev tilpasset fra en vild tomat hjemmehørende i Peru, Solanum pennellii. Andinstomaten har små hår kaldet trichomer, der udskiller dråber af sukkerforbindelser, kaldet acylsukker, som frastøder insekter. På denne måde afskrækker planterne sikkert og naturligt en lang række insekter og forhindrer dem i at spise, spise blade og overføre vira eller lægge æg, hvor larverne kan beskadige planter.
"De nye linjer kombinerer planter og frugt af bedre kvalitet med høje acylsukkerniveauer, en kombination af frøvirksomheder er nødt til at overføre acylsukkeregenskaben til kommercielle sorter," sagde Mutschler-Chu, professor emeritus ved School of Integrative Plant Science, Plant Breeding and Genetics Section , en del af College of Agriculture and Life Sciences.
I felt- og laboratorietest af de indledende forskningslinjer, 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) fandt ud af, at de rigtige niveauer og form for acylsukker kontrollerede vestlige blomstertrips, der spredte plettet visne virus, og søde kartoffel-hvidfluer, som overfører gul bladkrøllevirus. Som følge heraf blev betydeligt færre planter inficeret med disse ødelæggende sygdomme, og i feltforsøg, disse infektioner opstod sent på sæsonen.
"For at få den bedste viruskontrol har jeg foreslået, at frøfirmaer bruger en dobbeltlagstilgang: Skab hybrider med både acylsugaregenskaben og standardvirusresistensgener," sagde Mutschler-Chu. Hvis det lykkes insekter at inficere en plante med en virus på trods af acylsukkerne, giver virusresistente gener yderligere beskyttelse.
"Det er et system, der vil beskytte brugen af virusresistensgener, fordi hvis der kommer mindre virus ind i en plante, falder sandsynligheden for, at virussen vil have en tilfældig mutation, der genererer en stamme, der overvinder resistensen," sagde Mutschler-Chu. På samme måde, da acylsukkerarter er ugiftige og ikke dræber insekter, er der mindre udvælgelsespres for insekter selv til at blive tolerante, så de tilpasser sig langsommere til det frastødende middel.
De nye elitelinjer, som snart er tilgængelige for frøvirksomheder, har fået fjernet de fleste af de vilde gener fra S. pennellii, der fremmer agronomisk uønskede egenskaber, fra deres genomer. Mutschler-Chu bibeholdt kritiske acylsugar-gener, mens han fjernede mange andre vilde gener, der forårsagede negative egenskaber såsom overskydende grene, små frugter og en bismag. Mens indledende forskningslinjer indeholdt omkring 12 % vildt S. pennellii DNA, er de nyeste linjer nede på cirka 2.5 % vildt DNA.
I bredere termer demonstrerer værket praktisk talt en proces til at inkorporere en værdifuld egenskab, baseret på en sikker naturlig forbindelse, styret af adskillige gener, og som er effektiv mod vira og flere skadedyr, en strategi, der også kunne gavne andre afgrøder, sagde Mutschler-Chu.
Mens elitelinjerne vil blive frigivet ikke-eksklusivt for enhver frøvirksomhed for at avle egenskaber i deres kommercielle sorter, skal de ansøge om en licens hos Cornell's Center for Technology Licensing, før de kan sælge frø.