Фрукты и овощи без косточек

<час />

Фон

Плоды, которые выращивают, продают и едят, по сути, представляют собой созревшие завязи растения. В дикой природе плодоносящие растения распространяют свои семена, роняя спелые плоды на землю или будучи поеденными животными, которые затем выделяют семена. Вкусный плод - это просто механизм, с помощью которого растение передает свои семена. Но с точки зрения человека-потребителя семена могут доставлять неудобства. Например, выплевывание твердых горьких семян снижает удовольствие от употребления винограда. В результате садоводы вывели бессемянные сорта популярных фруктов и овощей. Сорта без косточек составляют более половины рынка винограда Соединенных Штатов, апельсин без косточек является основой апельсиновой промышленности, а арбуз без косточек стал популярным с момента его появления в 1990-х годах. Фрукты и овощи без косточек производятся путем тщательного скрещивания, и могут потребоваться десятилетия, чтобы новый сорт стал коммерчески жизнеспособным.

История

Тщательная селекция растений для получения желаемых результатов, таких как мелкие семена или более крупные плоды, проводилась с момента зарождения сельского хозяйства. Научное обоснование селекции растений начали понимать в середине девятнадцатого века с работ Грегора Менделя. В 1856 году Мендель, отец генетики, первым опубликовал свои выводы о статистических законах, регулирующих передачу признаков растений от поколения к поколению. Мендель изучал, как определенные черты растений гороха в его саду передаются последующим поколениям, и сформулировал идею некой единицы внутри растений, которая отвечает за наследственность. Его работа какое-то время лежала под паром, а затем в начале двадцатого века быстро распространилась. К середине двадцатого века исследователи установили, что наследование передается генами, которые выражают химическую информацию, приводящую к характерным чертам. Для плодов без косточек важно больше разбираться в деталях генетической передачи. Гены у растений и животных обычно размещаются парами, что называется аллелем. Один ген в аллеле обычно является доминантным, а другой - рецессивным. Это означает, что обычно в биологическом составе организма выражается только один признак, хотя для этого признака все еще существует второй ген. Это важно, потому что каждая клетка в организме несет в своем ядре полную генетическую карту, называемую хромосомами. Когда клетка делится, хромосомы удваиваются, а затем копия переходит в новую клетку. Исключение составляют половые клетки, яйцеклетка и сперма. Эти клетки несут только половину генетического материала, то есть одну хромосому, или половину каждой пары генов. Когда яйцеклетка и сперматозоид встречаются, пары генов рекомбинируют, и новый человек, созданный посредством полового размножения, получает новый полный набор генетического материала, половина которого унаследована от каждого родителя. В традиционной селекции растений садовод пытается оптимизировать признак, скрещивая вместе растения, у которых есть, например, мелкие семена. Если новое поколение растений унаследовало ген малого семени от обоих родителей, оно также должно иметь мелкие семена и быть способным по очереди передать этот признак своему потомству. Многие факторы усложняют картину, так что в реальных условиях только небольшой процент потомства может проявить желаемый признак.

Апельсины без косточек и виноград без косточек - результат выращивания естественных растений без косточек. Пупочный апельсин произошел от апельсинового дерева без косточек, которое было найдено на плантации в Бразилии в девятнадцатом веке. Это дерево было мутацией, то есть что-то в его генетическом материале спонтанно изменилось, в результате чего возникло это уникальное растение. Производители апельсинов разводили новые деревья из первоначального пупка, так что все апельсины пупка, доступные сегодня на рынках, произошли от этого бразильского дерева. Обычный для супермаркетов зеленый виноград без косточек происходит от европейского сорта винограда без косточек, который, вероятно, возник между Черным и Кавказским морями. Производители винограда распространили этот сорт по всему миру, и один и тот же вид существует под разными названиями. Он выращивается в Соединенных Штатах по крайней мере с 1872 года под названием Томпсон. Другие сорта винограда без косточек, даже красные и черные, также произошли от сорта Томпсон. У Томпсона есть генетическая аномалия, из-за которой семена останавливают развитие. Хотя цветок опыляется, а яйцеклетка оплодотворяется, семена перестают расти через несколько недель. Итак, виноград не совсем без косточек; скорее, семена прерваны и существуют в виде крошечных пятнышек внутри плода. Коммерческие производители обрабатывают растения гормоном роста, называемым гиббериллином, который обычно секретируется развивающимися семенами. Цветы окунают или опрыскивают гормоном, чтобы виноград стал большим и сочным, несмотря на задержку семян.

Бессемянные арбузы стали очень продаваться на рынках США в 1990-х годах. Помимо удобства наличия небольшого количества твердых черных семян или их отсутствия при употреблении фруктов, новый сорт имеет твердую оболочку, что упрощает транспортировку и продлевает срок хранения. Арбузы без косточек стерильны, то есть без косточек, потому что у них три набора хромосом. Это состояние называется триплоидом. Стандартные арбузы, как виноград Томпсон и большинство других организмов, имеют два набора хромосом и называются диплоидными. Чтобы получить триплоидные арбузы, диплоидный родитель опыляется тетраплоидным арбузом, который имеет четыре хромосомы. Во время полового размножения новый организм наследует половину генетического материала каждого родителя. В результате новый арбуз получает одну хромосому от диплоидного родителя и две от тетраплоида, что делает его триплоидным. Триплоидный гибрид практически бессемянный. Он дает очень мало семян, и из них можно вырастить новые арбузы. Но новые растения должны опыляться стандартными диплоидными арбузами, чтобы приносить плоды.

Исследования и разработки

Создание нового сорта фруктов или овощей без косточек - кропотливый процесс. Исследования обычно проводят садоводы, работающие в лаборатории развития сельского хозяйства или на государственной исследовательской станции, где они могут посвятить работе годы. Исследователь изучает тысячи саженцев, чтобы найти те, которые обладают желаемыми характеристиками. При поиске сорта без косточек необходимо учитывать и другие факторы. Плоды без косточек не будут коммерчески жизнеспособными, если они не будут иметь хорошего вкуса, если они подвержены болезням, если они деформированы и т. Д. Плоды должны быть такими же хорошими, как и сорта с семенами, с дополнительным преимуществом без косточек. Таким образом, исследователь занимается селекцией вероятных растений, изучает потомство и скрещивает их с другими подходящими растениями. Разработчик Flame Seedless, красного винограда без косточек, экспериментировал с более чем 100000 саженцев в ходе квеста. Завод, который произвел Flame, представлял собой гибрид пяти различных разновидностей.

Традиционный процесс выращивания бессемянных плодов заключался в скрещивании засеянного женского растения со штаммом бессемянного мужского растения. Потомство было бессемянным примерно в 15% случаев. Тогда из этих 15% можно было бы производить следующее поколение. Начиная с 1980-х годов, садоводы нашли способы ускорить этот процесс путем культивирования тканей бессемянных растений. В случае винограда прерванные семена бессемянного штамма выращивают в чашке Петри или в пробирке. Затем эти бессемянные штаммы можно скрещивать с другими бессемянными штаммами, в результате чего потомство оказывается бессемянным на 50-100%. Этот метод с большим успехом использовался с виноградом, что позволило сократить время, необходимое для вывода на рынок нового сорта без косточек. В случае арбузов кончик всходов бессемянного растения помещается в чашку Петри, наполненную регуляторами роста и питательными веществами, и на одном кончике прорастает до 15 растений-клонов. Этот метод также использовался для производства томатов без косточек.

Выращивание

Увеличение масштаба

• 1 После разработки нового сорта коммерческие семеноводы лицензируют подвой и Второй закон Менделя. начать производить достаточно семян в достаточно больших масштабах, чтобы продавать их фермерам. Следующий процесс предназначен для арбузов без косточек. Коммерческий производитель семян получает семена или саженцы от застройщика и высаживает их в изолированном поле. Это тетраплоидные (четыреххромосомные) растения. Изолирующее поле должно находиться в трех милях от любого другого арбузного поля, чтобы пчелы не опыляли бессемянные растения другими сортами. Или поле изоляции может быть окружено другим растением, например кукурузой. Площадь изоляционного поля обычно составляет от одного до пяти акров. Садовник тщательно ухаживает за растениями, возможно, обрабатывая их гормоном роста. Пчелы опыляют растения, что дает, возможно, сотни фунтов исходных семян. Затем эти исходные семена высаживают на поле для выращивания семян вместе с множеством обычных диплоидных арбузов. Когда растения зацветают, культиваторы опыляют их вручную. Пыльца мужского диплоидного растения переносится на женский тетраплоидный цветок. У полученного плода есть триплоидные семена. Эти семена продаются фермерам.

Прорастание

• 2 Поскольку триплоидные растения обычно хрупкие и легко погибают из-за неправильной температуры, их обычно проращивают в теплице и переносят в поле в виде рассады. Триплоидные семена также имеют необычно толстое покрытие, поэтому фермер может надрезать закругленный конец семян перед посадкой, чтобы ускорить прорастание. Фермер закапывает семена в легкую горшечную почву и добавляет немного воды. Затем в теплице необходимо поддерживать температуру около 85 ° F (29 ° C). После того, как большая часть семян прорастет, температуру понижают до 70-80 ° F (21-27 ° C).

В поле

• 3 Когда саженцы достигают возраста трех-четырех недель и у них развиваются два или три листа, фермер пересаживает их в поле. Фермер также должен посадить в поле стандартный диплоидный арбуз, по одному ряду на каждые два или три триплоида. Они могли быть засеяны в поле раньше или пересажены одновременно. Диплоидный сорт созревает одновременно или раньше, чем триплоидный. Чтобы избежать путаницы во время сбора урожая, диплоид также должен иметь другой цвет кожуры, чем триплоид, чтобы было ясно, какой из них без косточек. Оба сорта растут и созревают, а пчелы опыляют цветы. Триплоидные растения дают арбузы без косточек. Их собирают и продают. Чтобы вырастить больше триплоидных арбузов в следующем году, фермер должен начать с новых семян.

Будущее

Благодаря успеху сложных методов культивирования тканей время, необходимое для выращивания фруктов и овощей без косточек, сокращается. Это означает, что садоводы могут планировать сорта, чтобы заполнить определенные рыночные пробелы, например, черный виноград без косточек, созревающий в августе, когда черных сортов мало. Еще один метод, который может ускорить производство бессемянных сортов, - это перенос генов. Биологи могут встроить в плодовое растение новый ген, который говорит растению вырабатывать гормон роста. Гормон роста стимулирует рост плодов даже без опыления. Неопыленные растения не дают семян. В конце 1990-х этот метод успешно применялся на помидорах и арбузах. Такая биотехнология - одна из самых быстрорастущих областей растениеводства. Таким образом, в будущем может появиться гораздо больше сортов фруктов и овощей без косточек, без длительных периодов тестирования и разработки, которые требовались в прошлом.