San svakog odgajivača krompira je da kombinuje sve poželjne karakteristike koje mogu učiniti krompir produktivnijim i otpornijim na uticaje klimatskih promena, bolesti i štetočina. Proces je, međutim, daleko od jednostavnog zbog složenog genetskog sastava krompira i njegove prirode ukrštanja. Međutim, dr. Kandidat Corentin Clot sa Vageningen Universiti & Research napravio je niz otkrića vezanih za seksualnu reprodukciju krompira koja bi mogla da pojednostave uzgoj ove važne kulture.
Krompir je jedan od glavnih useva širom sveta, što ga čini ključnim za stvaranje sorti koje kombinuju odlične kvalitete sa otpornošću na bolesti i štetočine. Ipak, put ka razvoju ovih sorti je složen, kako objašnjava Corentin Clot. „Većina sorti krompira je tetraploidna, što znači da poseduju četiri kopije svakog hromozoma, od kojih svaka sadrži sopstvene nasledne informacije.“
Ova genetska složenost predstavlja izazov kada je u pitanju prenošenje željenih osobina sa ukrštanja roditelja na njihovo potomstvo. Klot kaže: „Da bi se osiguralo da se ove osobine mogu preneti u celini na sledeću generaciju, roditelji moraju biti ‘homozigoti’. To implicira da su identične verzije gena prisutne na svim hromozomima. Ovo se lako postiže kod diploidnog krompira kroz jedan krug samooplodnje. Ovo nazivamo fiksiranjem prvog koraka.“
Da bi omogućio fiksaciju, Clot je istražio osobinu samokompatibilnosti. Ovo je retka sposobnost diploidnog krompira da se oplođuje sopstvenim polenom. U prvoj godini doktorata. istraživanja, Klot je došao do iznenađujućeg i važnog otkrića. Otkrio je da je gen uključen u samokompatibilnost – takozvani Sli gen – već prisutan u tetraploidnim sortama krompira.
„U prethodnim istraživanjima, gen Sli je bio opisan samo za diploidne divlje vrste Solanum chacoense. Otkrio sam da je ovaj gen široko prisutan u savremenim sortama krompira. Ovaj uvid nam pruža povoljniju polaznu tačku za oplemenjivanje, jer mi to ne činimo.“ Ovo odmah dovodi do drugog nalaza: mislili smo da je samokompatibilnost retkost, ali ako je Sli gen sveprisutan, to znači da je plodnost polena mnogih diploida ozbiljno usko grlo za odgajivača. “
U poređenju sa diploidnim krompirom, tetraploidne sorte su poboljšane zbog mnogih kvalitetnih osobina i visokog tržišnog prinosa. Stoga je Klot tražio način da ukrsti tetraploidne sorte sa diploidnim roditeljima koji mogu preneti svoj fiksni skup osobina.
„Normalno, ukrštanja roditelja sa nejednakim nivoom ploidnosti nisu moguća. Kada se formiraju gamete (reproduktivne ćelije, prim. aut.), genetski materijal se prepolovi. Polen diploidnog roditelja će sadržati po jednu kopiju svakog hromozoma, a jajne ćelije tetraploidni varijetet sa dve kopije svakog hromozoma. Triploidni embrioni koji su rezultat takvog ukrštanja ne mogu da se razviju u seme.“
Međutim, ako tokom proizvodnje polena prepolovljenje broja hromozoma ne uspe, diploidni roditelj će proizvesti ‘neredukovani polen’ koji može uspešno da oplodi jajašca tetraploida, kaže Klot. „Iako su uzgajivači već empirijski iskoristili ovaj fenomen, nije bilo jasno kako je restitucija hromozoma tokom formiranja gameta genetski regulisana. Sada sam lokalizovao glavne nasledne faktore koji doprinose ovoj osobini. Nakon fiksacije, ova restitucija hromozoma je drugi korak naše inovacije.“
Nalazi Clota nude novi pristup za uzgajivače krompira. „Sa našom strategijom u dva koraka fiksacije i restitucije, želimo da iskoristimo efikasnost jednog samooplodnje za fiksaciju osobina kod diploida, izbegavajući pritom gubitak snage koji će nastati nakon višestrukih krugova samooplodnje. Ovaj fenomen poznat kao inbriding depresija je ogroman izazov koji istraživači koji rade na hibridnom oplemenjivanju moraju da prevaziđu: hibridi sa pravim semenom zahtevaju potpuno homozigotne roditelje.
Sa strategijom u dva koraka, ciljamo samo na fiksiranje skupa važnih gena i držimo se dalje od inbridinga, kaže Klot. „Delimične inbrede koje imamo na umu nude možda realniju opciju. Naš predloženi pristup nudi rešenje srednjeg puta, ‘treći put’ između konvencionalnog uzgoja i prave šeme hibridnog uzgoja krompira.“
Nadovezujući se na nasleđe Vageningenskih genetičara krompira, Clot se oseća ponosnim što je doprineo ovoj istraživačkoj liniji.
„Od 1970-ih, decenije vrednih istraživanja sprovedenih u Vageningen Plant Breedingu postavile su temelje za inovativni uzgoj krompira. Drago mi je što sam dodao još jedno poglavlje ovom nasleđu. istraživanje praktičnih primena. Nadamo se da ćemo zajedno pronaći realan i efikasan način za uzgoj boljih sorti krompira.“
