Σε ένα ερευνητικό θερμοκήπιο στην επαρχία Zhejiang της ανατολικής Κίνας, οι ντομάτες έμοιαζαν συνηθισμένες, αλλά ανέδιδαν μια εκπληκτικά γλυκιά μυρωδιά – το άρωμα βουτυρωμένου ποπ κορν. Αυτό δεν ήταν αποτέλεσμα τυχαίας διασταύρωσης, αλλά μιας ακριβούς χειρουργικής επεξεργασίας στο γονιδίωμα της ντομάτας, μέσω του εργαλείου CRISPR/Cas9. Δύο γονίδια που ευθύνονται για την καταστολή αρωματικών ενώσεων σιγήθηκαν ταυτόχρονα, με αποτέλεσμα οι ντομάτες να αρχίσουν να εκπέμπουν το χαρακτηριστικό άρωμα του premium αρωματικού ρυζιού ή του φρέσκου βουτυρωμένου ποπ κορν.
Οι ντομάτες συγκαταλέγονται στις καλλιέργειες με την υψηλότερη απόδοση παγκοσμίως. Μόνο το 2023, η Κίνα παρήγαγε πάνω από 70 εκατομμύρια τόνους, ποσότητα που αντιστοιχεί σε περισσότερο από το ένα τρίτο της παγκόσμιας παραγωγής. Ωστόσο, πίσω από αυτή την κλίμακα κρύβεται ένα μειονέκτημα που οι καταναλωτές αισθάνονται εδώ και καιρό: η γεύση ξεθωριάζει.
Αντί να προσπαθήσει να αποκαταστήσει το παραδοσιακό γευστικό προφίλ της ντομάτας, μια ομάδα Κινέζων και Αυστραλών ερευνητών πήρε έμπνευση από το αρωματικό ρύζι. «Οι άνθρωποι αγαπούν το αρωματικό ρύζι και η τιμή πώλησής του είναι υψηλότερη από εκείνη του συνηθισμένου ρυζιού», έγραψε ο Xu Shengchun, αναπληρωτής διευθυντής του Ινστιτούτου Βιοτεχνολογικής Έρευνας στο Xianghu Laboratory, ο οποίος είναι και ο αντίστοιχος συγγραφέας μιας εργασίας που δημοσιεύτηκε online στις 24 Ιανουαρίου στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Journal of Integrative Agriculture. «Οι ινδικές και ταϊλανδέζικες [ποικιλίες] έχουν κερδίσει ολοένα και μεγαλύτερη δημοτικότητα παγκοσμίως λόγω των διακριτών αρωμάτων τους. Οι τιμές τους είναι συχνά διπλάσιες από αυτές του κανονικού ρυζιού.»
Το Xianghu Laboratory, ένα νέο ίδρυμα γεωργικής έρευνας στρατηγικά τοποθετημένο στην Zhejiang, ξεκίνησε την κατασκευή του τον Ιούνιο του 2022 με επένδυση πρώτης φάσης 3 δισεκατομμυρίων γουάν (434 εκατομμύρια USD). Στο premium αρωματικό ρύζι, η ένωση 2-ακετυλο-1-πυρρολίνη (2-AP) παράγει ένα χαρακτηριστικό άρωμα που θυμίζει ποπ κορν. Η συσσώρευσή της ρυθμίζεται αρνητικά από το γονίδιο BADH2· όταν αυτό το γονίδιο απενεργοποιείται, το 2-AP εμπλουτίζεται. Οι επιστήμονες έχουν ήδη καταφέρει να αναπαράγουν αυτόν τον μηχανισμό σε ρύζι, καλαμπόκι και σόγια. Ωστόσο, μέχρι στιγμής, οι ντομάτες δεν είχαν κάποια φυσική αρωματική ποικιλία.
Ο Xu και οι συνεργάτες του εντόπισαν δύο ομόλογα του BADH2 στο γονιδίωμα της ντομάτας: το SlBADH1 και το SlBADH2. Από αυτά, το SlBADH2 εκφράζεται συνεχώς καθ’ όλη τη διάρκεια του κύκλου ανάπτυξης του φυτού και λειτουργεί ως ο κύριος διακόπτης καταστολής αρώματος, ενώ το SlBADH1 παίζει βοηθητικό ρόλο.
Χρησιμοποιώντας το CRISPR/Cas9, η ομάδα δημιούργησε στελέχη ντοματών με απλές και διπλές μεταλλάξεις. Αφού επιβεβαιώθηκε η απουσία ανεπιθύμητων επιδράσεων (off-target effects), τα φυτά προχώρησαν στη φάση δοκιμής οσμής. Εθελοντές κλήθηκαν να αξιολογήσουν τους καρπούς. Οι ντομάτες με μόνο το SlBADH2 εκτός λειτουργίας παρουσίαζαν ήδη μια αισθητή μυρωδιά ποπ κορν τόσο στον καρπό όσο και στα φύλλα. Στην έκδοση διπλής μετάλλαξης – όπου και τα δύο γονίδια σιγήθηκαν – η συγκέντρωση του αρώματος αυξήθηκε τέσσερις φορές.
Η ομάδα εξέτασε επίσης 706 δείγματα ντοματών με ποικίλο γενετικό υπόβαθρο. Κανένα δεν παρουσίαζε φυσική μετάλλαξη απώλειας λειτουργίας στο SlBADH2. Με άλλα λόγια, η φύση ποτέ δεν είχε δημιουργήσει μια ντομάτα με άρωμα ποπ κορν. Το εργαστήριο το πέτυχε.
Αυτό που ευχαρίστησε ακόμη περισσότερο τον Xu ήταν ότι οι ντομάτες-μεταλλάξεις δεν εμφάνισαν σημαντικές διαφορές από τα άγρια πρότυπα σε βασικά αγρονομικά χαρακτηριστικά. Ο χρόνος ανθοφορίας, το ύψος του φυτού, το βάρος του καρπού, τα διαλυτά σάκχαρα και τα οργανικά οξέα παρέμειναν αμετάβλητα. Είχε επιτύχει να ενισχύσει τη γεύση χωρίς να διακυβεύσει την απόδοση. «Η συνεχιζόμενη εργασία μας στοχεύει στην εισαγωγή αυτού του αρώματος σε ελίτ εμπορικές ποικιλίες», έγραψε ο Xu στο συμπέρασμα της εργασίας. «Αυτό μπορεί να ενισχύσει την πολυπλοκότητα της γεύσης τους, βελτιώνοντας δυνητικά την προτίμηση των καταναλωτών και την αξία της αγοράς, όπως ακριβώς συμβαίνει με τις αρωματικές ποικιλίες ρυζιού.»
