Wetenschappers hebben de genen ontdekt die de vormen van groenten en fruit lijken te bepalen. Kunnen we ooit een vierkante zien zoals in deze illustratie? Jason Koch/HowStuffWorks

Dwaal door het gangpad van uw plaatselijke supermarkt en u zult een oogverblindende verscheidenheid aan tomaten vinden, van kers tot druif tot peervormig tot massieve biefstukken en knoestige erfstukken. Hetzelfde met pompoen, aardappelen, komkommers en bladgroenten. Deze overvloed aan verschillende kleuren, vormen en maten is niet het resultaat van natuurlijke selectie, maar eerder menselijke selectie.

over millennia, boeren en plantenveredelaars hebben nuttige mutaties ontdekt in groenten en fruit:smakelijker fruit, betere opbrengsten, nieuwe vormen - en behield die eigenschappen door middel van conventionele veredelingstechnieken. Het proces is traag, maar als je verschillende soorten vaak genoeg kruist, uiteindelijk zou je iets nieuws kunnen creëren dat voldoende verhandelbaar en verhandelbaar genoeg is om zijn eigen variëteit te worden genoemd.

Dat langzame en gestage conventionele fokproces staat op het punt een grote boost te krijgen door de vooruitgang in genetische mapping. Met een tomaten- of komkommergenoom in de hand, veredelaars hoeven geen maanden te wachten tot een tomatenplant vrucht draagt ​​om te weten of de tomaten peervormig of rond zijn. In plaats daarvan, ze kunnen zoeken naar veelbetekenende markers in het DNA van een zaailing die coderen voor een specifieke vruchtvorm, maat en kleur. Deze techniek van "marker-assisted selection" belooft jaren van het traditionele plantenveredelingsproces af te snijden.

Esther van der Knaap loopt voorop in genetisch onderzoek naar hoe het DNA van een plant zijn fruit precies instrueert om lang en mager te worden als een kaskomkommer of rond en gedrongen als een vleestomaat. In haar lab aan de Universiteit van Georgia, postdocs en studenten snijden tomaten doormidden en plaatsen ze op een flatbedscanner om de precieze vormen en maten te meten die door verschillende genetische combinaties worden geproduceerd.

In een paper gepubliceerd op 9 november 2018 in het tijdschrift Nature Communications, van der Knaap kondigde de ontdekking aan van twee families van genen die een sleutelrol lijken te spelen bij het rond of lang maken van groenten en fruit. Groenten en fruit zijn technisch gezien de eetbare organen van een plant, en die organen groeien en ontwikkelen zich door celdeling.

"Om een ​​bepaalde vorm te maken, zoals een lange of ronde vorm, je moet bepaalde patronen van celdeling hebben, " legt Van der Knaap uit. "Of de cellen delen zich horizontaal of ze delen verticaal."

Dat is logisch. Hoe meer de cellen van een orgaan horizontaal delen door in het midden te splitsen, hoe meer ze horizontaal weefsel gaan opbouwen, het creëren van een dikkere, ronder fruit.

Wat Van der Knaap en haar collega's in het tomatengenoom ontdekten, is een specifiek gen genaamd OVATE dat verantwoordelijk lijkt te zijn voor het maken van eiwitten die cellen vertellen dat ze zich in een verticaal patroon moeten delen. Wanneer meer cellen van links naar rechts splitsen, het groeipatroon produceert een langwerpige vrucht. OVATE is het verschil tussen een perfect ronde cherrytomaat en een peervormige tomaat.

Wilde tomaten, zoals de inheemse variëteiten die in Peru worden gevonden, Ecuador en Mexico, zijn altijd klein en rond, zegt van der Knaap, wat betekent dat peervormige en andere langwerpige tomaten mutaties zijn die later zijn ontstaan. Al in de jaren dertig, plantenbiologen noemden de elongatiemutatie OVATE, maar had geen idee van het eigenlijke genetische mechanisme erachter.

Nu Van der Knaap het OVATE-eiwit heeft geïdentificeerd, evenals een andere familie van eiwitten genaamd TRM's die interageren met OVATE, het biedt een ander hulpmiddel voor plantenveredelaars die marker-ondersteunde selectie gebruiken. Als de OVATE- en TRM-markeringen aanwezig zijn, je kunt er zeker van zijn dat de vrucht langwerpig zal zijn. Als de een of de ander ontbreekt, het is weer rond. Van der Knaap zegt dat dit het veredelingsproces zal versnellen en telers in staat zal stellen zich te concentreren op lastigere eigenschappen zoals opbrengst en plaagresistentie die niet zo gemakkelijk terug te koppelen zijn aan een of twee genen.

Dus nu is de vraag, betekent deze vooruitgang in de plantengenetica dat uw productiepad binnenkort vierkante tomaten of piramidevormige pompoenen zal bevatten? Onwaarschijnlijk, zegt van der Knaap, maar niet omdat het technisch onmogelijk is. Ze zegt dat er tal van bizarre mutaties in het tomatengenoom zijn die resulteren in gek uitziende vruchten. En aangezien die mutaties van nature voorkomen, ze kunnen worden geïsoleerd en gerepliceerd in het laboratorium.

Maar het probleem met vierkante tomaten en ander fruit in de vorm van een vreemde bal is tweeledig, van der Knaap zegt. Eerst, daar is het GGO-probleem. Als plantenveredelaars genbewerking gebruiken om genen in voedselplanten direct te tweaken of te vervangen, dan worden die stammen als GGO beschouwd, en mensen raken in paniek door GGO's in hun voedsel.

Tweede, gloednieuwe fruit- en groentevormen kunnen gewoon smerig smaken.

"Sommige mutaties zijn zo bizar dat geen enkele teler ze zou kweken, omdat ze veel andere problemen hebben, " zegt van der Knaap. "Ze hebben maar een paar vruchten per plant of ze smaken verschrikkelijk, want als je een vrucht in een heel vreemde vorm kweekt, je verstoort de hormoonhuishouding. Het is misschien helemaal niet sappig en smakelijk."

Als je echt een vierkante tomaat wilt kweken, zegt van der Knaap, zet er gewoon een doos omheen zoals de Japanners doen met die gekke vierkante watermeloenen. "Dat zou een high-end tomaat zijn, "zegt de onderzoeker. "Ik weet niet of ik daarvoor zou willen betalen."

Dat is cool

De mensen van Grow Your Heirlooms hebben instructies en een video geplaatst over het kweken van een vierkante tomaat met handgemaakte plastic dozen.