Ερευνητές αποκαλύπτουν κρυφή γενετική ποικιλομορφία στα αρχαία ελαιόδεντρα της Νότιας Ιταλίας

Μια ομάδα ερευνητών διαπίστωσε μεγαλύτερη γενετική ποικιλομορφία από ό,τι αναμενόταν μεταξύ αρχαίων και μνημειακών ελαιόδεντρων από τα οποία ελήφθησαν δείγματα σε όλη την Καλαβρία και τη Βασιλικάτα στη Νότια Ιταλία.

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Frontiers in Plant Science», ανέλυσε 347 ελιές από τις δύο περιοχές, συμπεριλαμβανομένων 172 μνημειακών δειγμάτων, μερικά από τα οποία έχουν επιβιώσει για αιώνες.

«Έχουμε εξαιρετικό δυναμικό, αλλά μεγάλο μέρος του παραμένει ανεξερεύνητο.» – Τόμας Βατράνο, γεωπόνος και συν-συγγραφέας της μελέτης

Οι ερευνητές εντόπισαν 114 διακριτά γενετικά προφίλ που δεν αντιστοιχούσαν σε καμία ποικιλία στις βάσεις δεδομένων αναφοράς που χρησιμοποίησαν, αποκαλύπτοντας ένα μέχρι τώρα ατεκμηρίωτο απόθεμα βιοποικιλότητας της ελιάς.

Δεδομένου του υψηλού ποσοστού των γενετικών προφίλ που δεν είχαν ταυτοποιηθεί προηγουμένως και τα οποία εντοπίστηκαν στην περιορισμένη αυτή έρευνα, οι ερευνητές πιστεύουν ότι μια ευρύτερη δειγματοληψία θα μπορούσε να αποκαλύψει ακόμη μεγαλύτερη ποικιλομορφία.

«Περιμέναμε να βρούμε πλούσια βιοποικιλότητα, όχι όμως σε τέτοια επίπεδα. Είναι εντυπωσιακό και εξαιρετικά ενδιαφέρον· πρόκειται για ένα γενετικό δυναμικό που θα μπορούσε επίσης να προσφέρει λύσεις σε ορισμένες από τις προκλήσεις που αντιμετωπίζει σήμερα ο ελαιοκομικός τομέας», δήλωσε ο Thomas Vatrano, γεωπόνος και συν-συγγραφέας της μελέτης, στην Olive Oil Times.

Ο Βατράνο, ο οποίος ερευνά την σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητη βιοποικιλότητα της ελιάς στην Καλαβρία εδώ και περίπου 15 χρόνια, ανέφερε ότι η κλιματική αλλαγή, οι προκλήσεις στην παραγωγικότητα και οι αναδυόμενοι παθογόνοι οργανισμοί έχουν καταστήσει την αναγνώριση και τη μελέτη αυτής της γενετικής κληρονομιάς όλο και πιο επείγουσα.

«Πιστεύω ακράδαντα ότι η βιοποικιλότητα μπορεί να μας σώσει», δήλωσε ο Βατράνο. «Με την εμφάνιση της Xylella στην Καλαβρία, είμαι ακόμη πιο πεπεισμένος για αυτό. Με όλη τη βιοποικιλότητα που διαθέτουμε εδώ, πιστεύω ότι πρέπει να υπάρχει κάπου υλικό που να παρουσιάζει ανθεκτικότητα ή άλλα χρήσιμα χαρακτηριστικά».

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν διάφορους μοριακούς δείκτες για να προσδιορίσουν τα γενετικά προφίλ των δέντρων, να ανιχνεύσουν τη μητρική τους καταγωγή και να καθορίσουν τη συμβατότητά τους ως προς την αναπαραγωγή.

Συγκρίνοντας τη γενετική σύνθεση των κορωνών και των υποκειμένων, αποκάλυψαν επίσης στοιχεία για πρακτικές εμβολιασμού και επιλογής που χρονολογούνται από αιώνες πριν.

«Κατά τη διάρκεια του έργου ταξίδεψα σε όλη την Καλαβρία, από το βορρά μέχρι τον πιο απομακρυσμένο νότο, και θα έλεγα ότι συνέλεξα ίσως το 30 τοις εκατό όσων θα μπορούσαν να υπάρχουν εκεί», δήλωσε ο Βατράνο. «Μπορείτε λοιπόν να φανταστείτε τι μπορεί να απομένει ακόμα να ανακαλυφθεί.»

Αναφερόμενος στα γενετικά προφίλ που προσδιορίστηκαν πρόσφατα, ο Βατράνο τόνισε ότι ένας μη ταυτοποιημένος γονότυπος δεν πρέπει να περιγράφεται αυτόματα ως νέα ποικιλία.

«Όταν λέμε ότι ένας γονότυπος δεν έχει καταχωριστεί ή δεν είχε ταυτοποιηθεί προηγουμένως, αυτό σημαίνει ότι το γενετικό του προφίλ δεν ταιριάζει με τις διεθνείς βάσεις δεδομένων αναφοράς», εξήγησε. «Μπορεί να είναι ένα νέο άτομο, μπορεί να είναι μια αγριελιά (oleaster), ή μπορεί να είναι ένα φυτό που με την πάροδο του χρόνου απέκτησε σημασία για έναν τοπικό πληθυσμό, το οποίο οι άνθρωποι μπορεί να χρησιμοποίησαν για ελαιόλαδο χωρίς να γνωρίζουν την προέλευσή του».

Η γενετική ανάλυση πρόσθεσε επίσης νέες λεπτομέρειες στην ιστορία της ελαιοκαλλιέργειας στην περιοχή.

Ο Βατράνο αναφέρθηκε στο υλικό που συλλέχθηκε στη Σάντα Σοφία ντ’Επίρο, μια κοινότητα Αρβερέση στην περιοχή της Κοζέντσα της Καλαβρίας, όπου οι τοπικοί πληθυσμοί καλλιεργούν ελιές εδώ και πολλές γενιές.

«Ποιος ξέρει αν ένα από αυτά τα φυτά μπορεί να έχει μεταφερθεί εκεί από κοινότητες Αρμπερέσε πριν από αιώνες», είπε, αναφερόμενος στη μετανάστευση πληθυσμών από τα Βαλκάνια στη Νότια Ιταλία τον 14ο και 15ο αιώνα. «Υπάρχουν φυτά που οι ντόπιοι εξακολουθούν να χρησιμοποιούν για την παραγωγή ελαιολάδου, αλλά των οποίων την προέλευση απλά δεν γνωρίζουμε».

Η μελέτη παρείχε επίσης γενετικά στοιχεία που συνάδουν με τις ιστορικές πρακτικές εμβολιασμού και έδειξε ότι η κρυμμένη ποικιλομορφία δεν περιορίζεται στα ορατά, παραγωγικά τμήματα των δέντρων.

Οι ερευνητές εντόπισαν 34 περιπτώσεις στις οποίες η κορώνα και το υποκείμενο είχαν διαφορετικά γενετικά προφίλ. Εντόπισαν επίσης 35 μη καταγεγραμμένους γονότυπους αποκλειστικά στα υποκείμενα, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα αρχαία ελαιόδεντρα ενδέχεται να διατηρούν γενετικό υλικό που δεν εκπροσωπείται πλέον στις ποικιλίες που αναπτύσσονται πάνω τους.

Οι ερευνητές εντόπισαν τις μητρικές γενεαλογικές γραμμές των δέντρων αναλύοντας το DNA που περιέχεται στους χλωροπλάστες, κυτταρικές δομές των οποίων το γενετικό υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση της μητρικής κληρονομικότητας. Αυτό τους επέτρεψε να διακρίνουν μεταξύ δύο κύριων γενεαλογικών γραμμών, γνωστών ως E1 και E2.

Οι καλλιεργημένες κορώνες ανήκαν κυρίως στη γενεαλογική γραμμή E1, η οποία συνδέεται με την Ανατολική Μεσόγειο και είναι ευρέως διαδεδομένη μεταξύ των καλλιεργούμενων ελιών. Πολλά υποκείμενα, ωστόσο, διατήρησαν τη γενεαλογική γραμμή E2, η οποία συνδέεται με αυτόχθονους πληθυσμούς ελιάς της Κεντρικής και Δυτικής Μεσογείου.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτή η διαφορά συνάδει με την πρακτική που ακολουθούσαν για γενιές οι αγρότες, οι οποίοι εμβολίαζαν επιλεγμένες καλλιεργούμενες ποικιλίες σε τοπικά άγρια ελαιόδεντρα που είχαν ήδη προσαρμοστεί στις τοπικές συνθήκες.

Μεταξύ των πιο ασυνήθιστων ευρημάτων ήταν τρία δέντρα από την Καλαβρία που παρουσίαζαν ενδείξεις πιθανής πολυπλοειδίας.

Οι ελιές είναι συνήθως διπλοειδείς, πράγμα που σημαίνει ότι τα κύτταρά τους φέρουν δύο σύνολα χρωμοσωμάτων, ένα κληρονομημένο από κάθε γονέα. Ένα πολυπλοειδές φυτό, αντίθετα, φέρει επιπλέον σύνολα χρωμοσωμάτων.

Οι ερευνητές χαρακτήρισαν με επιφύλαξη το εύρημα ως «υποθετική πολυπλοειδία», καθώς δεν μέτρησαν άμεσα τα χρωμοσώματα των δέντρων.

Αντ' αυτού, η ένδειξη προήλθε από τα γενετικά τους προφίλ. Ενώ ένα διπλοειδές φυτό συνήθως δεν θα παρουσίαζε περισσότερα από δύο αλληλόμορφα, ή διαφορετικές εκδοχές της ίδιας περιοχής DNA, σε κάθε δείκτη, τα τρία δέντρα παρουσίασαν περισσότερα από δύο σε οκτώ από τους 10 δείκτες που εξετάστηκαν.

Για να αποκλείσουν το ενδεχόμενο εργαστηριακού σφάλματος, οι ερευνητές εξήγαγαν DNA τρεις φορές και πραγματοποίησαν την ενίσχυση και τη γενετική ανάλυση σε δύο αντίγραφα, λαμβάνοντας σταθερά το ίδιο μοτίβο.

Διαπίστωσαν επίσης ότι οι κορώνες και τα υποκείμενα είχαν πανομοιότυπα γενετικά προφίλ, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα δέντρα αναπτύχθηκαν στις δικές τους ρίζες και όχι ότι εμβολιάστηκαν σε γενετικά διαφορετικά υποκείμενα.

Εάν επιβεβαιωθεί, το εύρημα θα ήταν ασυνήθιστο, καθώς η καλλιεργούμενη ελιά θεωρείται γενικά ως διπλοειδές είδος, ενώ οι τεκμηριωμένες περιπτώσεις πολυπλοειδίας έχουν αναφερθεί κυρίως σε άλλα, γεωγραφικά απομονωμένα υποείδη ελιάς.

Οι ερευνητές προσδιόρισαν επίσης την ομάδα αναπαραγωγικής συμβατότητας των δειγματοληπτηθέντων δέντρων.

Οι ελιές διαθέτουν έναν αναπαραγωγικό μηχανισμό γνωστό ως διααλληλική αυτοασυμβατότητα, ο οποίος τις χωρίζει σε δύο ομάδες συμβατότητας, την G1 και την G2. Τα δέντρα που ανήκουν στην ίδια ομάδα είναι αναπαραγωγικά ασυμβίβαστα: η γύρη από ένα δέντρο της ομάδας G1 δεν μπορεί κανονικά να γονιμοποιήσει ένα άλλο δέντρο της ομάδας G1, ακριβώς όπως ένα δέντρο της ομάδας G2 δεν μπορεί κανονικά να γονιμοποιήσει ένα άλλο δέντρο της ομάδας G2. Αντίθετα, η επιτυχής γονιμοποίηση λαμβάνει χώρα μεταξύ δέντρων που ανήκουν σε αντίθετες ομάδες.

Χρησιμοποιώντας έναν γενετικό δείκτη, οι ερευνητές διαπίστωσαν μια σαφή διαφορά μεταξύ των δύο περιοχών. Στη Βασιλικάτα, η ομάδα G1 ήταν έντονα κυρίαρχη, με 185 δέντρα να κατατάσσονται στην ομάδα G1 και 64 στην ομάδα G2. Στην Καλαβρία, το μοτίβο αντιστράφηκε, με 62 δέντρα στην ομάδα G2 και 36 στην ομάδα G1.

Το εύρημα αυτό έχει πρακτικές επιπτώσεις που υπερβαίνουν την απλή κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αναπτύχθηκαν οι τοπικοί πληθυσμοί ελαιόδεντρων.

Η γνώση της ομάδας αναπαραγωγικής συμβατότητας μιας ποικιλίας ελιάς μπορεί να βοηθήσει τους καλλιεργητές να διασφαλίσουν την παρουσία κατάλληλων επικονιαστών σε έναν ελαιώνα και να μειώσουν τον κίνδυνο κακής καρποφορίας. Οι ίδιες πληροφορίες μπορούν να βοηθήσουν τους ερευνητές να επιλέξουν συμβατούς γονείς κατά την ανάπτυξη νέων ποικιλιών μέσω προγραμμάτων βελτίωσης.

Η ευρύτερη γενετική ανάλυση έδειξε επίσης ότι οι πληθυσμοί ελιάς της Νότιας Ιταλίας δεν ήταν καθόλου απομονωμένοι. Το τοπικό υλικό παρουσίαζε γενετικές ομοιότητες με άλλους μεσογειακούς πληθυσμούς, ιδίως εκείνους της Ελλάδας και της Αλγερίας, ένα μοτίβο που συνάδει με μια μακρά ιστορία μετακινήσεων και ανταλλαγών φυτικού υλικού σε ολόκληρη τη Μεσόγειο.

«Υπάρχει τεράστιο υλικό προς διερεύνηση», δήλωσε ο Βατράνο. «Βρήκαμε αρχαία ελαιόδεντρα, υποκείμενα που σχετίζονται με ελληνικές ποικιλίες και με υλικό που συνδέεται με την Ανατολική Μεσόγειο. Όλα αυτά βοηθούν στην ανασύσταση της μακράς διαδικασίας εξημέρωσης της ελιάς και της μετακίνησης φυτικού υλικού από την ανατολή προς τη δύση».

Για τον Βατράνο, η αναγνώριση αυτής της ποικιλομορφίας εκτείνεται πέρα από την ανασύσταση της γεωργικής ιστορίας.

«Η κλιματική αλλαγή δεν απειλεί απαραίτητα την επιβίωση της ελιάς ως είδους», δήλωσε ο Βατράνο. «Το φυτό μπορεί να επιβιώσει από ακραία ξηρασία, αλλά μπορεί να ρίξει τους καρπούς του, και τότε δεν θα έχουμε καμία παραγωγή. Αυτό που πρέπει να προστατεύσουμε είναι η γεωργική παραγωγή».

«Διαθέτουμε εξαιρετικό δυναμικό, αλλά μεγάλο μέρος του παραμένει ανεξερεύνητο», πρόσθεσε. «Μπορεί να υπάρχουν ποικιλίες που ταιριάζουν καλύτερα σε συστήματα υψηλής πυκνότητας, ποικιλίες με χρήσιμες συνήθειες ανάπτυξης ή υλικό που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη κλωνικών υποκειμένων. Διαθέτουμε μεγάλη βιοποικιλότητα, αλλά εξακολουθούμε να γνωρίζουμε ελάχιστα γι’ αυτήν.»

Το επόμενο βήμα, είπε ο Βατράνο, θα πρέπει να είναι η διατήρηση και η αξιολόγηση του υλικού που εντοπίστηκε στην έρευνα, αντί να αφήσουμε το έργο να τελειώσει με τον γενετικό χαρακτηρισμό.

«Πρέπει να δημιουργήσουμε μια συλλογή γενετικού υλικού στο πεδίο, να πολλαπλασιάσουμε αυτά τα φυτά και να αρχίσουμε να εργαζόμαστε πάνω σε αυτά», είπε. «Υπάρχουν φυτά που αναπτύσσονται κοντά στη θάλασσα και φαίνεται να αντέχουν σε ακραίο αλατικό στρες, αρχαία αγριοελαιόδεντρα που θα μπορούσαν να έχουν δυνατότητες ως υποκείμενα που προκαλούν νανισμό, καθώς και άλλο υλικό που αξίζει να μελετηθεί. Η εργασία δεν πρέπει να σταματήσει εδώ».

Ο Βατράνο δήλωσε ότι ανησυχεί ότι μέρος του γενετικού υλικού που εντοπίστηκε στην έρευνα ενδέχεται να εξαφανιστεί πριν κατανοηθεί πλήρως η αγρονομική του αξία.

«Αυτός είναι ο φόβος μου», είπε. «Έχουμε ταυτοποιήσει όλο αυτό το υλικό, αλλά τώρα πρέπει να συντηρηθεί και να μελετηθεί. Υπάρχει ακόμα τόσο πολύ δουλειά να γίνει».