חוקרים התקדמו נגד מחלת הורקת הדרים על ידי פיתוח עצי הדר היברידיים המייצרים פרי רצוי דמוי תפוז ומתנגדים למחלה. באמצעות ניתוח גנטי, הם יצרו כלים לבדיקת פרופיל טעמים מוקדמת, מה שמסמן צעד משמעותי בהבטחת היברידיות עתידיות משלבות סבילות למחלות עם טעם התפוז המתוק החיוני.
זה דבר אחד שעץ הדרים היברידי סובל את מחלת הורקת הדרים (המכונה Huanglongbing) ודבר אחר לגמרי אם הוא מייצר גם פרי דמוי תפוז – במיוחד אם המיץ מהווה משקה ארוחת בוקר טעים! כעת, הגביע הקדוש של תכונות יכול להיות קרוב יותר, הודות לבדיקה הכימית והגנטית של צוות של שירות המחקר החקלאי (ARS) ו אוניברסיטת פלורידה מדעני המכון למדעי המזון והחקלאות (UF/IFAS).
Huanglongbing (HLB) זוהתה לראשונה במחוז מיאמי-דייד בפלורידה בשנת 2005. המחלה התפשטה מאז ברחבי פלורידה, ואיימה על תעשיית הדרים שם שתורמת כמעט 7 מיליארד דולר לכלכלת המדינה ומעסיקה יותר מ-32,000 אנשים. המחלה גם מהווה איום על אזורים אחרים לגידול הדרים בארה"ב, כולל קליפורניה, לואיזיאנה וטקסס.
בפלורידה, תפוזים מתוקים כמו ולנסיה, המלין ומידסוויט הם הזנים העיקריים המשמשים להכנת מיץ תפוזים. עם זאת, תפוז מתוק (Citrus sinensis) רגיש מאוד ל-HLB, הנגרם על ידי החיידק Candidatus Liberibacter asiaticus ומועבר על ידי חרקים הנקראים אסיאת הדר פסילידים. המחלה גורמת לעצי הדר להפוך ללא פרודוקטיביים ואיכות הפרי לירידה. בתפוזים מתוקים, למשל, פרי עצים חולים נוטים להישאר ירוקים ולייצר מיץ בעל טעם מר, מה שמפחית את סחירותם אך אינו מהווה סכנה לצרכן. כרגע לא ניתן לרפא עצים נגועים.
מאמצי מחקר ורקע היסטורי
מדענים חוקרים אמצעי נגד בחזיתות מרובות בתקווה לספק למדינת השמש – שהפכה מייצור של כמעט 80% מפירות הדר אמריקאיים שאינם קלמנטינות לפחות מ-42% – קרן של תקווה. מאמצי ה-ARS השתרשו בעקיפין בשנות ה-60, כאשר מדעני סוכנות יצרו הכלאיים של הדרים באמצעות קרוב משפחה בשם Poncirus trifoliata (תפוז תלת-עלים עמיד לקור) כדי לחזק את סבילות העצים לקור. תחילתה של מגיפת ה-HLB יותר מארבעה עשורים מאוחר יותר חשפה משהו אחר: נראה שהכלאיים גם סובלים את המחלה החדשה, מה שגרם למחקר אינטנסיבי של ARS ו-UF/IFAS להבין מדוע וכיצד זה קשור לאיכות הפרי.
תגלית גנטית של מדענים של ARS ואוניברסיטת פלורידה יכולה להאיץ את החיפוש אחר עצי הדר היברידיים הסובלים ממחלות ירוקות של הדרים ומייצרים פרי דמוי תפוז אידיאלי להכנת מיץ. קרדיט: דיוויד ברטלס, USDA
בדיקות שדה ראשוניות והערכות טעמים הראו שחלק מהכלאיים שמקורם בפונזירוס – למעט היוצא מן הכלל של סנדראגון האמריקאי – נטו לייצר מיץ עם טעם לוואי לא רצוי אך פרופילי ארומה דומים לתפוז מתוק. אז, המדענים העריכו מחדש את הגישה שלהם. הם החליטו שבנוסף לשימוש בנתונים מניתוחים של תרכובות מיץ-ארומה, הם צריכים להתמודד טוב יותר עם הכימיקלים הבודדים שנותנים למיץ התפוזים את הטעם האופייני לו. והם עשו בדיוק את זה, זיהו בסך הכל 26 תרכובות טעם ושבעה כימיקלים הנקראים אסטרים שנחשבו חיוניים לפרופיל הטעם הרצוי של מיץ תפוזים.
התקדמות בניתוח פרופילי טעמים והקרנה גנטית
התקדמות זו, בתורה, אפשרה לצוות לאתר את הגן המאסטר של האסטרים, CsAAT1, וליצור מה שמכונה DNA סמן עבורו – כלי שניתן להשתמש בו כדי לבדוק במהירות נוכחות גנטית של תכונה רצויה בזרעים מונבטים לעומת התבוננות בביטוי הפיזי שלו בצמחים בוגרים בני 10 או 15 שנים.
"מגדלים יכולים להשתמש בסמן ה-DNA הזה כדי לסנן שתילים לפרופילי טעם רצויים בשלב מוקדם", מסבירות אן פלוטו וג'ינה באי, פיזיולוגיות צמחים ביחידת המחקר של ARS הדרים ומוצרים סובטרופיים אחרים בפורט פירס, פלורידה. "על ידי שילוב הגן הזה בהרכב הגנטי של הכלאיים סובלני HLB שמקורם ב-Poncirus trifoliata ומנדרינה, או מהצלבות אפשריות רבות אחרות עם אותה מטרה, מגדלים יכולים להבטיח שהכלאיים חדשים אלה לא רק בעלי סובלנות ל-HLB אלא גם שומרים על המתוק האופייני טעם תפוז."
תיאור מלא של גישת הצוות פורסם ב-28 בפברואר 2024 בכתב העת התקדמות המדע.
פלוטו ובאי, החוקרים הראשיים, כתבו את המאמר יחד עם 11 משתפי פעולה נוספים מהמעבדה למחקר גננות בארה"ב של ARS בפורט פירס, פלורידה, ודניאל ק. אינויה מרכז המחקר החקלאי של אגן האוקיינוס השקט בארה"ב בהילו, הוואי ו-UF/ מרכז המחקר והחינוך הדרים של IFAS בלייק אלפרד, פלורידה, ומרכז המחקר והחינוך של חוף המפרץ בבלם, פלורידה.
החוקרים מזהירים כי גם עם שימוש בכלים הייטק כמו למידת מכונההמהדורות המסחריות הראשונות של כלאיים דמויי תפוז עם סובלנות HLB יהיו מותנות בעוד מספר שנים של בדיקות ושכלול.
אף על פי כן, "מחקר זה מייצג צעד משמעותי בגידול הדרים, המשלב טכניקות מסורתיות עם כלים גנטיים מודרניים", אמרו פלוטו ובאי. "הגישה יכולה לשמש גם כמודל לתוכניות אחרות לשיפור יבול", הוסיפו.
