Een onderzoeker van Cornell heeft een decennialang programma voltooid om nieuwe tomatenrassen te ontwikkelen die van nature ongedierte weerstaan en de overdracht van virale ziekten door insecten beperken.
Martha Mutschler-Chu, een plantenveredelaar en geneticus die het programma leidt, heeft onlangs een eerste reeks insectenresistente tomatenonderzoekslijnen gedeponeerd bij het kiemplasmasysteem van het Amerikaanse ministerie van landbouw en het Tomato Genetics Resource Center van de Universiteit van Californië-Davis, dat zal beschikbaar zijn voor iedereen om toegang te krijgen tot de planten voor onderzoek.
Dit voorjaar voltooit Mutschler-Chu de ontwikkeling van een nieuwe set van 20 elite-lijnen, die vervolgens beschikbaar zullen worden gesteld aan elk geïnteresseerd zaadbedrijf, dat de plaagresistente eigenschappen kan veredelen tot commerciële variëteiten. Het veredelen van nieuwe rassen kan tot vijf jaar duren voordat zaadbedrijven nieuwe insectenresistente rassen gaan verkopen.
Voor telers zullen deze voordelen zorgen voor minder oogstverlies en fruitschade, terwijl ook het gebruik van pesticiden wordt geëlimineerd of verminderd en het milieu wordt beschermd.
Ongedierteresistentie in deze tomaten werd aangepast van een wilde tomaat afkomstig uit Peru, Solanum pennellii. De Andes-tomaat heeft kleine haartjes, trichomen genaamd, die druppeltjes suikerverbindingen afscheiden, acylsuikers genaamd, die insecten afstoten. Op deze manier schrikken de planten op een veilige en natuurlijke manier een grote verscheidenheid aan insecten af, waardoor ze niet kunnen eten, bladeren kunnen eten en virussen kunnen overbrengen, of eieren kunnen leggen, waar larven planten kunnen beschadigen.
"De nieuwe lijnen combineren planten en fruit van betere kwaliteit met hoge acylsuikergehaltes, een combinatie die zaadbedrijven nodig hebben om de acylsuikereigenschap in commerciële variëteiten over te brengen", zegt Mutschler-Chu, emeritus professor aan de School of Integrative Plant Science, Plant Breeding and Genetics Section , onderdeel van het College van Landbouw en Levenswetenschappen.
In veld- en laboratoriumtests van de eerste onderzoekslijnen, plantenwetenschappers van Cornell en zeven andere universitaire partners (North Carolina State University; University of Georgia, Clemson University; University of Florida; University of California, Davis; University of California, Riverside; en Tennessee Tech University) ontdekten dat de juiste niveaus en vorm van acylsuikers de westerse bloementrips beheersten die gevlekte verwelkingsziekte verspreidden virus, en zoete aardappelwittevlieg, die het gele bladkrulvirus overbrengen. Als gevolg hiervan werden aanzienlijk minder planten besmet met deze verwoestende ziekten en, in veldproeven, die infecties kwamen laat in het seizoen voor.
"Voor de beste viruscontrole heb ik voorgesteld dat zaadbedrijven een tweelaagse benadering gebruiken: hybriden maken met zowel de acylsuikereigenschap als standaard virusresistentiegenen," zei Mutschler-Chu. Als insecten er ondanks de acylsuikers in slagen een plant met een virus te infecteren, zorgen virusresistente genen voor extra bescherming.
"Het is een systeem dat het nut van virusresistentiegenen zal beschermen, want als er minder virus in een plant komt, neemt ook de kans af dat het virus een willekeurige mutatie zal hebben die een stam genereert die de resistentie overwint", zei Mutschler-Chu. Evenzo, aangezien acylsuikers niet giftig zijn en geen insecten doden, is er minder selectiedruk voor insecten zelf om tolerant te worden, dus passen ze zich langzamer aan het afweermiddel aan.
Bij de nieuwe elitelijnen, die binnenkort beschikbaar zullen zijn voor zaadbedrijven, zijn de meeste wilde genen van S. pennellii die agronomisch ongewenste eigenschappen bevorderen, uit hun genomen verwijderd. Mutschler-Chu behield cruciale acylsuikergenen terwijl hij veel andere wilde genen verwijderde die negatieve eigenschappen veroorzaakten, zoals overtollige takken, klein fruit en een bijsmaak. Terwijl de eerste onderzoekslijnen ongeveer 12% wild DNA van S. pennellii bevatten, bevatten de nieuwste lijnen nog maar ongeveer 2.5% wild DNA.
In bredere termen demonstreert het werk praktisch een proces voor het opnemen van een waardevolle eigenschap, gebaseerd op een veilige natuurlijke verbinding, gecontroleerd door talrijke genen, en dat effectief is tegen virussen en meerdere plagen, een strategie die ook andere gewassen ten goede zou kunnen komen, zei Mutschler-Chu.
Hoewel de elite-lijnen niet-exclusief worden vrijgegeven voor elk zaadbedrijf om eigenschappen in hun commerciële variëteiten te veredelen, moeten ze een licentie aanvragen bij Cornell's Center for Technology Licensing voordat ze zaden kunnen verkopen.