Колорадо қоңызы - Солтүстік Америкадағы зиянкестердің бірі, егер оны тексермеген жағдайда картоп өнімділігін 30-50% төмендетуі мүмкін. Тарихи бақылау пестицидтерді қолдануға тәуелді болды, бірақ синтетикалық инсектицидтердің негізгі кластары үшін Колорадо қоңызына қарсы химиялық бақылаудың сәтсіздігі туралы хабарланды.
1980 жылдары біз Аргентинаның жабайы түрі Solanum chacoense картоп қоңызына өте төзімді болғанын білдік. АҚШ және канадалық селекционерлер қоңыздарға төзімді сорттарды өсіруге тырысты, бірақ жабайы туыстарда кездесетін күшті қарсылықты тауарлық сорттарға ауыстыру қиын болды.
Мичиган штатының университеті алдыңғы картоп зерттеушілерінің ізімен жүрді және он жылдан астам уақыт бойы картопта оңтайландырылған зерттеу құралдары, мысалы, геномика және гендерді редакциялау арқылы жұмыс істеп келеді. Бұл құралдарды картоп өсіруді жеңілдететін жаңа асылдандыру стратегиясымен үйлестіру бізге қоңыздарға төзімді сорттарды түсінуге мүмкіндік беретін жетістіктерге жетуге мүмкіндік берді.
Картопаның жабайы туыстары, Колорадо қоңызы сияқты зиянкестерден аулақ болу үшін, өздері инсектицидтік қосылыстар жасайды. Әр түрлі жабайы түрлер гликоалкалоидтар деп аталатын осы қосылыстардың ерекше нұсқаларын шығарады. Кейбіреулері соншалықты тиімді, олар Колорадо қоңызының личинкаларында өлім-жітімді тудырады және ересек қоңыздардың қоректенуін күрт төмендетеді.
Картоп жапырақтарындағы гликоалколоидты өндіру аш қоңыздардан сақтану үшін тиімді, бірақ гликоалкалоидтарды көп мөлшерде тұтыну адам денсаулығына кері әсерін тигізуі мүмкін. Осы себепті профессор Дэвид Дюш пен Мичиган мемлекеттік университетінің аспиранты Натали Кайзер картоптың жапырағында ғана лептин деп аталатын күшті гликоалкалоидты синтездейтін картоп сорттарын жасау үстінде.
Жүздеген жеке картоптардың химиялық профилін олардың даладағы колорадо қоңызына төзімділігімен салыстыра отырып, Кайзер сонымен қатар далалық өнімділікті болжай алатын химиялық қолтаңбалар тапты. Бұл селекционерлер далалық сынақ жүргізудің орнына қарапайым химиялық өлшеммен төзімді картопты таңдай алады деген сөз.
Зерттеушілер картоп дақылдарына күшті лептин гликоалкалоидтары өндірісін бұрын енгізіп, бірнеше кедергілерге тап болды. Жаңадан бастаушылар үшін картоптың кез-келген сорты шығаратын гликоалкалоидтардың түрлері мен мөлшерін бақылайтын көптеген гендер бар. Гендердің нақты тіркесімін алу өте маңызды. Барлық генетикалық ойыншыларды жақсы қадағалау үшін Douches зертханасы Колорадо қоңызына төзімді және зиянкестерге тез ұшырайтын жабайы картоптың бүкіл геномын тізбектеді. Содан кейін Кайзер картоп арасындағы ДНҚ деңгейіндегі негізгі өзгерістерді анықтады, бұл олардың химиялық профилі мен Колорадо қоңызының икемділігінің айырмашылықтарын түсіндірді.
Картоп өсімдігін төзімді ету үшін қажетті гендердің жиынтығын білетін болсақ, келесі мәселе - барлық гендерді картоп дақылына басқа жақсы сипаттамалары бар, мысалы, жоғары өнімділік пен қажет түйнектің көрінісі, кросс тозаңдандыру арқылы беру. Бұл процесс картоп сорттарының әр геннің төрт данадан тұратындығымен қиындатады. Мәселелерді күрделендіру үшін төрт дананың әрқайсысы геннің әр түрлі нұсқасы болуы мүмкін. Бізді қызықтыратын гендердің төрт көшірмесі де қарсылық үшін қажетті көшірме екеніне көз жеткізу қиын.
Бұл мәселені шешудің бір стратегиясы - әр геннің екі данадан тұратын, әрине диплоидты картоп деп аталатын картоппен жұмыс. Жабайы картоптың көптеген туыстары, соның ішінде лептиндер шығаратын Колорадо қоңызына төзімді түрлері диплоидтар болып табылады. Өзін-өзі тозаңдандыру арқылы Кайзер колорадалық қоңызға төзімділігі жоғары инбредті диплоидты сызықтарды дамыта алды. Бұл диплоидты инбредтік сызықтар тұқым өсіру процесін жеңілдетеді, өйткені белгілер жүгері гибридіндегі екі ата-ана сияқты шынайы туындайды. Қоңыздардың төзімділігіне әсер ететін гендердің қалай тұқым қуалайтынын оңайырақ қадағалай аламыз, өйткені олардың гендеріне байланысты олардың ұрпақтарына көшетінін білеміз.
Қуаныштысы - бұл картоптың белгілі бір төзімділік қасиеті үшін таңдалған алғашқы тұқым желілері! Біз осы сызықтарды ең жақсы асыл тұқымды желілерден өттік. 2021 жылы ММУ тобы далада осы кресттердің ұрпақтарын скринингтен өткізеді және қоңыздардың қарсыласуымен біріктірілген жақсы түйнектер сипаттамалары бар адамдарды анықтауға тырысады. Тұқымдық сызықтармен жұмыс жасай отырып, біз қоңыздарға төзімділікті басқа белгілермен, мысалы, ауруға төзімділікпен қатар қоюды бастауға болады.
Сонымен қатар, осы қарапайым генетикалық жүйеде Douches зертханасы геномды редакциялау сияқты заманауи генетикалық құралдарды қолданады. Кайзер геномдарды редакциялау арқылы өсімдіктерді қорғау үшін қажет пе екенін анықтау үшін гендерді бір-бірлеп немесе біріктіріп өшіреді. Бұл әдіс табиғи түрде картопта болатын және бөгде гендер енгізілмеген гендерді өшіретіндігін атап өту маңызды.
Колорадо қоңызы ең зиянды пестицидтерді де тез жеңетіндігімен танымал болғандықтан, Douches осы бағалы құралдың қызмет ету мерзімін ұзарту үшін өсімдіктің өсімдіктің тұрақтылығын IPM схемасында қолдануды ұсынады.
- Дэйв Душ, м.ғ.д., Мичиган мемлекеттік университетінің өсімдіктер, топырақ және микробтар ғылымдары кафедрасының профессоры. Ол ММУ картоп өсіру және генетика бағдарламасын 30 жылдан астам уақыт басқарды. Натали Кайзер - Ph.D. Картоп селекциясы мен генетикасын оқитын ММУ-дың өсімдіктер, топырақ және микробтар кафедрасының кандидаты.
