Πώς καλλιεργούνται τα φρούτα και τα λαχανικά χωρίς κουκούτσι;

Τα φρούτα και τα λαχανικά χωρίς σπόρους καλλιεργούνται διεγείροντας το στίγμα του λουλουδιού με τη βοήθεια φυτοορμονών, οι οποίες ενεργοποιούν την ανάπτυξη της ωοθήκης. Είναι ένας παρθενοκαρπικός τρόπος ανάπτυξης.

Ως παιδί, ήμουν πεπεισμένη ότι αν καταπιώ έναν σπόρο, το σώμα μου τελικά θα φύτρωνε το φυτό μέσα στο στομάχι μου. Ήταν ένα από τα πολλά πράγματα που με τρόμαζαν, οπότε πριν φάω μια φέτα καρπούζι, αφαιρούσα προσεκτικά κάθε κουκούτσι. Φαίνεται ανόητο τώρα, αλλά φαινόταν κρίσιμο για την επιβίωσή μου τότε!

Ίσως η ιδέα των φρούτων χωρίς κουκούτσι ήρθε στο μυαλό ενός ερευνητή για παρόμοιο λόγο. Ίσως ο φόβος του παιδιού του για ένα φυτό που φυτρώνει στην κοιλιά του τον ενόχλησε σε σημείο που αποφάσισε να αρχίσει να καλλιεργεί καρπούς χωρίς κουκούτσια! Μπορεί να ακούγεται αξιόπιστο, αλλά δεν συνέβη έτσι.

Οι καρποί χωρίς κουκούτσι υπάρχουν εδώ και πολύ καιρό. Υπάρχουν φυσικά στη φύση και μπορούν επίσης να παραχθούν τεχνητά. Η διαδικασία σχηματισμού καρπού χωρίς σπόρους ονομάζεται παρθενοκαρπία και είναι γνωστό ότι πολλοί καρποί παράγονται μέσω αυτής της μεθόδου.

Τι είναι η παρθενοκαρπία;

Ο όρος παρθενοκαρπία εισήχθη από τον Noll το 1902 για να περιγράψει φρούτα που παράγονται χωρίς επικονίαση ή άλλη διέγερση. Πάρτε για παράδειγμα την μπανάνα, ένα φρούτο χωρίς κουκούτσι. Οι μπανάνες που καλλιεργούνται με παρθενοκαρπία είναι στείρες. Οι ωοθήκες τους δεν παράγουν σπόρους και επομένως ο καρπός που προκύπτει είναι χωρίς σπόρους.

Όπως ίσως γνωρίζετε, ένας καρπός δεν είναι παρά η ώριμη ωοθήκη του άνθους ενός φυτού. Ένα ανθοφόρο φυτό περιέχει μια ωοθήκη που περιέχει ένα ή περισσότερα ωάρια μέσα σε αυτό. Αυτά τα ωάρια περιέχουν το ωάριο. Η λίπανση των φυτών είναι διαφορετική από την ανθρώπινη. Στα φυτά, υπάρχουν 2 σπερματοζωάρια, σε αντίθεση με το μοναδικό σπερματοζωάριο στον άνθρωπο που εισέρχεται στην ωοθήκη. Στα φυτά, το ένα σπερματοζωάριο εισέρχεται στο ωάριο και σχηματίζει το ζυγώτη, ενώ το άλλο σπερματοζωάριο εισέρχεται σε ένα κεντρικό κύτταρο για να σχηματίσει το ενδοσπέρμιο, το οποίο είναι ο θρεπτικός ιστός που χρησιμοποιείται από το έμβρυο. Με τον καιρό, το ωάριο εξελίσσεται σε σπόρους και η ωοθήκη αρχίζει να ωριμάζει, γίνεται μεγάλη και σαρκώδης για να σχηματίσει τελικά τον καρπό. Αυτός είναι ο φυσικός και πιο συνηθισμένος τρόπος που σχηματίζονται τα φρούτα.

Ανατομία ενός λουλουδιού. (Φωτογραφία :Designua/Shutterstock)

Τώρα, στην παρθενοκαρπία, οι καρποί αναπτύσσονται χωρίς τη γονιμοποίηση του ωαρίου και του σπέρματος. Η παρθενοκαρπία μπορεί είτε να είναι φυσική είτε να προκληθεί τεχνητά για την ανάπτυξη καρπών χωρίς σπόρους σε εμπορική κλίμακα.

Πώς καλλιεργούνται τα φρούτα και τα λαχανικά χωρίς κουκούτσι;

Οι ορμόνες παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη και ανάπτυξη των φυτών. Η ανάπτυξη των σπόρων και των καρπών είναι στενά συνδεδεμένες διαδικασίες που ελέγχονται από ορμονικά επίπεδα. Η παραγωγή καρπών χωρίς κουκούτσι μπορεί να ξεκινήσει από την ανάπτυξη φυτών που μπορούν να παράγουν καρπούς ανεξάρτητα από την επικονίαση και τη γονιμοποίηση. Σε αυτό το σημείο, η ανάπτυξη των καρπών είναι στον έλεγχο των φυτοορμονών. Οι φυτικές ορμόνες είναι φυτοορμόνες που υπάρχουν σε μικρές ποσότητες στο φυτό και ρυθμίζουν τη βλάστηση, το μεταβολισμό και την ανάπτυξη των φυτών.

Οι αυξίνες και οι γιβερελλίνες είναι σημαντικές φυτικές ορμόνες και παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη των φρούτων. Είναι φυσικές φυτοορμόνες, αλλά μπορούν να προστεθούν και εξωτερικά στο φυτό. Αυτές οι δύο ορμόνες χρησιμοποιούνται ευρέως για την ανάπτυξη φρούτων χωρίς κουκούτσι σε εμπορική κλίμακα.

Η ντομάτα είναι φρούτο ή λαχανικό;

Ντομάτες, γνωστές και με το βοτανικό τους όνομα Solanum lycopersicum L., είναι μερικά από τα πιο ευρέως μελετημένα σαρκώδη φρούτα για παραγωγή φρούτων χωρίς κουκούτσι. Αλλά περίμενε! Η ντομάτα δεν είναι λαχανικό; Με μπέρδεψε αυτό ο ίδιος, αλλά είναι βοτανικά σωστό να πούμε ότι η ντομάτα είναι φρούτο. Υπάρχουν δύο τύποι ταξινομήσεων για τα φρούτα και τα λαχανικά — αυτή του αγρότη και η άλλη για έναν σεφ. Ο σεφ μέσα σας έχει δίκιο όταν ταξινομείτε μια ντομάτα ως λαχανικό. Όσον αφορά το μαγείρεμα, οι ντομάτες θεωρούνται λαχανικά, καθώς έχουν σκληρή υφή εξωτερικά, συχνά χρειάζονται μαγείρεμα και χρησιμοποιούνται κυρίως για αλμυρές παρασκευές. Ωστόσο, οι ντομάτες είναι τεχνικά φρούτα επειδή κάθε φρούτο αναπτύσσεται από ένα λουλούδι και οι ντομάτες από μικροσκοπικά κίτρινα λουλούδια σε ένα αμπέλι.

Οι ντομάτες αξιοποιούνται ευρέως για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αναπτύσσονται τεχνητά οι καρποί χωρίς σπόρους. Το 1936, ο Gustafson ήταν ο πρώτος που έδειξε ότι η εφαρμογή μιας ουσίας παρόμοιας με την αυξίνη στο στίγμα του φυτού της τομάτας προκάλεσε την ανάπτυξη της ωοθήκης σε καρπό χωρίς κουκούτσι ή παρθενοκαρπικό. Το στίγμα είναι το θηλυκό αναπαραγωγικό μέρος του λουλουδιού. είναι το μέρος που παίρνει γύρη από μέλισσες ή άλλες πηγές. Ο Gustafson διαπίστωσε επίσης ότι η εφαρμογή γύρης στο εξωτερικό της ωοθήκης έδειξε παρόμοια αποτελέσματα, οδηγώντας στην υπόθεση ότι η γύρη περιέχει ορμόνες παρόμοιες με αυτές της αυξίνης.

Ντομάτα χωρίς κουκούτσι. (Photo Credit :Hortimages/Shutterstock)

Με πιο απλά λόγια, οι ορμόνες που υπάρχουν στη γύρη ταξιδεύουν στην ωοθήκη, η οποία με τη σειρά της εξελίσσεται σε καρπό με σπόρους. Ωστόσο, εάν εφαρμόσετε ορμόνες εξωτερικά στο στίγμα του λουλουδιού, η ωοθήκη ενεργοποιείται λόγω της εξωτερικής πηγής ορμονών. Η ωοθήκη δεν κάνει διαφοροποίηση μεταξύ φυσικής διέγερσης γύρης και εξωτερικής ορμονικής διέγερσης. Ο καρπός που προκύπτει σχηματίζεται χωρίς φυσική επικονίαση, αλλά δεν στερείται ορμονών και επομένως είναι ένας κανονικός καρπός χωρίς κουκούτσια.

Σε ένα πείραμα, τα φρούτα χωρίς κουκούτσι παρήχθησαν γενετικά χρησιμοποιώντας το γονίδιο σύνθεσης αυξίνης iaaM του βακτηρίου Pseudomonas syringae pv. Σαβαστάνοι. Αυτό το γονίδιο ήταν υπό τον έλεγχο του ειδικού για το ωάριο ή του πλακούντα προαγωγέα από το DefH9 γονίδιο του Antirrhinum majus, ένα ανθοφόρο φυτό. Ένας προαγωγέας είναι η περιοχή του DNA όπου αρχίζει η μεταγραφή του γονιδίου. Βασικά προωθεί την έναρξη της γονιδιακής έκφρασης. Μετά τη μελέτη του ιστού που συλλέχτηκε από το φυτό, διαπιστώθηκε ότι υπήρχε σημαντική αυξίνη που συντέθηκε κατά την ανάπτυξη του καρπού. Το γονίδιο βοήθησε με επιτυχία στην παραγωγή παρθενοκαρπικών ποικιλιών ντομάτας, αγγουριού, μελιτζάνας και σμέουρων.

Αγγούρι χωρίς κουκούτσια. (Φωτογραφία:BobNoah/Shutterstock)

Οι γιβερελλίνες (GA) είναι μια άλλη κατηγορία φυτικών ορμονών που είναι γνωστό ότι επηρεάζουν την ανάπτυξη των φυτών και την ανάπτυξη των καρπών. Φαίνεται ότι οι ντομάτες που προκαλούνται μόνο με γιββερελίνη είναι μικρότερες από τις ντομάτες με σπόρους. Αυτό υποδηλώνει ότι η γιββερελίνη από μόνη της δεν είναι αρκετή για την ολιστική ανάπτυξη των φρούτων. Οι αυξίνες και οι γιβερελλίνες είναι γνωστό ότι έχουν συνεργική επίδραση στην ανάπτυξη φρούτων και λαχανικών, όπως στις ντομάτες και τα μπιζέλια. Φαίνεται ότι η προσθήκη γιβερελλινών μπορεί να αυξήσει τη συγκέντρωση αυξινών στην ωοθήκη ενός μη επικονιασμένου λουλουδιού.

Οι καρποί χωρίς κουκούτσι έχουν παραχθεί με γενετικό χειρισμό της σύνθεσης σηματοδότησης GA. Ένα σύνολο πρωτεϊνών που ονομάζεται SlDELLA οι πρωτεΐνες είναι αρνητικοί ρυθμιστές της οδού GA. Η εξάντληση αυτών των πρωτεϊνών επιτρέπει στο φυτό να ξεπεράσει τη διακοπή της ανάπτυξης που κανονικά επιβάλλεται στην ωοθήκη κατά το στάδιο της άνθησης.

Η άνθηση είναι το στάδιο που το λουλούδι είναι έτοιμο για γονιμοποίηση. Κατά τη διάρκεια του σταδίου της άνθησης, οι ωοθήκες του άνθους είναι ανώριμες και στερούνται ωοθηκών, επομένως παραμένουν ακινητοποιημένες στην ανάπτυξή τους. Η επικονίαση προκαλεί την ανάπτυξη της ωοθήκης και του εμβρυϊκού σάκου. Εάν σε αυτό το στάδιο προστεθεί μια εξωτερική ορμονική πηγή, το λουλούδι γονιμοποιείται λόγω της διέγερσης και η ωοθήκη αρχίζει να ωριμάζει και αρχίζει να σχηματίζει καρπούς χωρίς σπόρους. Η εξάντληση των πρωτεϊνών SlDELLA επιτρέπει τη σύνθεση GA, ακόμη και απουσία επικονίασης, επιτρέποντας στην ωοθήκη να εξελιχθεί σε καρπό χωρίς κουκούτσι.

Καρπούζια χωρίς κουκούτσια. (Φωτογραφία :Pixano)

Ο γενετικός χειρισμός δεν είναι ο μόνος τρόπος για να αποκτήσετε καρπούς χωρίς σπόρους. μια αλλαγή στον πλοειδικό αριθμό των φυτών μπορεί επίσης να επιτύχει έναν παρόμοιο στόχο. Ο αριθμός πλοειδίας αναφέρεται στον αριθμό των συνόλων ομόλογων χρωμοσωμάτων που υπάρχουν στο γονιδίωμα ενός κυττάρου ή ενός οργανισμού. Τα καρπούζια χωρίς κουκούτσι παράγονται μέσω αυτής της διαδικασίας με τη βοήθεια ενός τριπλοειδούς φυτού. Το ένα επιπλέον χρωμόσωμα δεν μπορεί να ζευγαρώσει ομοιόμορφα, γεγονός που περιορίζει τα στάδια κυτταρικής διαίρεσης και τον κατάλληλο διαχωρισμό χρωμοσωμάτων στα θυγατρικά κύτταρα. Το αποτέλεσμα είναι μια μετάλλαξη και καταλήγει σε καρπούζια χωρίς κουκούτσια.

Είτε πρόκειται για φρούτα είτε για λαχανικά, αυτά τα προϊόντα χωρίς σπόρους προκαλούνται είτε από ορμονική διέγερση είτε από την αλλαγή του αριθμού πλοειδίας τους.

Συμπέρασμα

Υπάρχουν πολλοί λόγοι για τους οποίους οι ποικιλίες χωρίς κουκούτσι ήταν σημαντικές. Η έλλειψη σπόρων μπορεί να αυξήσει την ποιότητα και τη γεύση ενός φρούτου, ειδικά όταν οι σπόροι είναι σκληροί ή έχουν άσχημη γεύση. Υπάρχει αξιοσημείωτη μείωση της υφής και πρόληψη του μαυρίσματος όταν οι μελιτζάνες αναπτύσσονται χωρίς σπόρους. Η διάρκεια ζωής των φρούτων μπορεί επίσης να αυξηθεί λόγω της απουσίας σπόρων, γεγονός που ενισχύει την εμπορική βιωσιμότητά τους.

Οι καρποί χωρίς κουκούτσι μπορεί να έχουν μεγάλη αξία στην αγορά, αλλά δεν είναι πολύ εύκολο να παραχθούν, δεδομένων των διαφόρων παραγόντων που εμπλέκονται στην παραγωγή τους. Κατά την παραγωγή καρπών χωρίς σπόρους, θα πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα ώστε να μην υπάρχει αλλαγή στη βλαστική ή αναπαραγωγική φύση του φυτού. Ένα άλλο σημείο ανησυχίας είναι η ποσότητα των ορμονών που προστίθενται. Συνήθως, οι ορμόνες υπάρχουν σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις, επομένως οποιαδήποτε σημαντική αύξηση στις ποσότητες τους μπορεί να οδηγήσει σε άλλες φαινοτυπικές ανωμαλίες.

Οι γνώσεις μας για το πώς οι φυτικές ορμόνες επηρεάζουν την ανάπτυξη των φρούτων είναι ακόμη σε ερευνητικό στάδιο. Με περαιτέρω μελέτη, ίσως μπορέσουμε να το εκμεταλλευτούμε για να παράγουμε πιο εμπορικά βιώσιμους καρπούς χωρίς σπόρους. Αυτό μας δίνει μερικά χρόνια ακόμα να λέμε ιστορίες και να ενοχλούμε τα αδερφάκια μας σχετικά με τον κίνδυνο να φυτρώσει ένα καρπούζι από ένα σπόρο στην κοιλιά τους!