Μελέτη των μορφολογικών και ποιοτικών αλλαγών στον καρπό εμβολιασμένων φυτών κολοκυθιού με ολιστικές τεχνολογίες
Authors: Ξανθοπούλου Αλίκη 
Published: September 2021

Οι καρποί των λαχανικών είναι απαραίτητοι για την ανθρώπινη διατροφή, καθώς παρέχουν σημαντικές βιταμίνες, μέταλλα και διαλυτές φυτικές ίνες που αναβαθμίζουν την ποιότητα τους. Λόγω της υψηλής παραλλακτικότητας που διέπει το κολοκύθι, οι καρποί του ποικίλουν σε σχήμα, μέγεθος και ποιοτικά χαρακτηριστικά. Η γενετική βάση του μεγέθους και του σχήματος των καρπών στα φυτά διερευνήθηκε για πρώτη φορά στα λαχανικά και ταυτοποιήθηκαν τα γονίδια που συνδεόνται με τη μορφολογία των καρπών. Σήμερα υπάρχουν πολλές βάσεις δεδομένων που παρέχουν πληροφορίες για το γονιδίωμα της τομάτας, του αγγουριού, του πεπονιού και του αγγουριού, σε αντίθεση με τις διαθέσιμες βάσεις δεδομένων για το κολοκύθι που είναι περιορισμένες. Στην παρούσα μελέτη δημιουργήθηκε μια βάση δεδομένων για 2 ποικιλίες του είδους Cucurbita pepo με εξαιρετικά διαφορετικό μέγεθος καρπού (ποικιλία ‘Munchkin’ (μικρόκαρπη) και ποικιλία ‘Big Moose’ (μεγαλόκαρπη)), με τη χρήση της τεχνολογίας της αλληλούχησης του μεταγραφήματος (RNA-seq). Με τη χρήση αυτής της βάσης δεδομένων πραγματοποιήθηκε συγκριτική ανάλυση των μεταγραφημάτων των δύο ποικιλιών κολοκυθιού προκειμένου να προσδιοριστούν τα γονίδια που έχουν πιθανό ρόλο στη μορφολογία του καρπού. Η ανάλυση DGE αποκάλυψε μια ποικιλία υποψήφιων γονιδίων που σχετίζονται με τη μορφολογία του καρπού με σημαντικές διαφορές στην έκφραση των γονιδίων μεταξύ των δύο υπό μελέτη ποικιλιών. Επιπλέον, δημιουργήθηκαν 13 μοριακοί δείκτες EST-SSR, που έχουν την δυνατότητα να διαχωρίζουν διαφορετικές ποικιλίες του είδους C. pepo ενώ 6 μοριακοί δείκτες EST-SSR μπορούν να χρησιμοποιηθούν και στα συγγενή είδη της οικογένειας Cucurbitaceae. Τα τελευταία χρόνια, παράγεται ένας συνεχώς αυξανόμενος αριθμός ερευνών του εμβολιασμού στις οικογένειες Cucurbitaceae και Solanaceae με στόχο τη βελτίωση της απόδοσης των καλλιεργειών αλλά και την βελτίωση των ποιοτικών χαρακτηριστικών του καρπού. Παρόλα αυτά, οι μελέτες σχετικά με την επίδραση του εμβολιασμού στη μορφολογία του καρπού και τη θρεπτική αξία στο κολοκύθι, είναι περιορισμένες. Στην παρούσα μελέτη, διευρενήθηκε η επίδραση του εμβολιασμού στην ποιότητα του καρπού σε εμβολιασμένα φυτά 4 ποικιλιών του είδους Cucurbita pepo. Συγκεκριμένα πραγματοποιήθηκαν αυτο-εμβολιασμοί και αμοιβαίοι ετεροεμβολιασμοί των ποικιλιών ‘Munchkin’ (μικρόκαρπη) και ‘Big Moose» (μεγαλόκαρπη), καθώς και ‘Round green’ (στρόγγυλοι καρποί) και ‘Princess’ (επιμήκεις καρποί). Όταν η ποικιλία ‘Big Moose’ χρησιμοποιήθηκε ως εμβόλιο, με υποκείμενο την ποικιλία ‘Munchkin’ παρουσιάστηκαν σημαντικές αλλαγές στο μέγεθος καρπού σε σύγκριση με τα αυτόριζα φυτά. Στο σχήμα του καρπού παρατηρήθηκαν μέτριες μεταβολές και στους δύο αμοιβαίους ετερο-εμβολιασμούς των ποικιλιών ‘Round green’ και ‘Princess’ σε σύγκριση με τα αυτόριζα φυτά. Είναι η πρώτη φορά που μελετώνται οι φαινοτυπικές αλλαγές μετά από ενδο-ειδικούς εμβολιασμούς στην οικογένεια Cucurbitaceae. Επιπλέον, μελετήθηκαν οι αλλαγές στην συνολική μεθυλίωση του DNA με τη χρήση των μοριακών δεικτών MSAP όπου παρατηρήθηκαν αυξομειώσεις οι οποίες φαίνεται να εξαρτώνται από την ποικιλία που θα χρησιμοποιηθεί ως υποκείμενο ή εμβόλιο. Επιπρόσθετα, έγινε ποσοτικοποίηση της έκφρασης των miRNAs των εμβολιασμένων φυτών. Τα εμβολιασμένα φυτά εμφάνισαν σημαντικές αλλαγές στα επίπεδα της γονιδιακής έκφρασης των υπό μελέτη miRNAs σε σύγκριση με τα αυτόριζα φυτά. Τέλος, για την καλύτερη διερεύνηση της ποιότητας των καρπών δημιουργήθηκαν τα μεταβολικά προφίλ των εμβολιασμένων φυτών καθώς και των αυτόριζων φυτών μαρτύρων. Στα δείγματα από τους καρπούς των ποικιλιών του είδους C. pepo με πράσινους καρπούς (ποικιλίες ‘Round green’ και ‘Princess’) και με πορτοκαλί καρπούς (ποικιλίες ‘Big Moose’ και ‘Munchkin’), εντοπίστηκαν 17 και 18 διαφορετικές ενώσεις, αντίστοιχα, οι οποίες διέφεραν στα ποσοστά παρουσίας και συγκέντρωσης. Τα αποτελέσματα αυτά συμβάλουν τόσο την περαιτέρω κατανόηση των μοριακών μηχανισμών που ρυθμίζουν τη μορφολογία καρπών όσο και στην ανάπτυξη μοριακών δεικτών που θα στοχεύουν στην επιλογή γενοτύπων με επιθυμητά μορφολογικά χαρακτηριστικά. Επίσης ανοίγουν το δρόμο για την καλύτερη κατανόηση των αλλαγών που προκαλούνται λόγω του εμβολιασμού στον φαινότυπο, τους επιγενετικούς μηχανισμούς και το μεταβολικό προφίλ των καρπών του κολοκυθιού.