Istraživači otkrili skrivenu genetsku raznolikost drevnih maslina na jugu Italije

Tim istraživača otkrio je veću genetsku raznolikost nego što se očekivalo među drevnim i monumentalnim maslinama uzorkovanim diljem Kalabrije i Basilicate na jugu Italije.

Studija, objavljena u Frontiers in Plant Science, analizirala je 347 maslina iz te dvije regije, uključujući 172 monumentalna primjerka, od kojih su neki preživjeli stoljećima.

Imamo izvanredan potencijal, ali velik dio toga ostaje neistražen.– Thomas Vatrano, agronom i koautor studije

Istraživači su identificirali 114 različita genetska profila koji se nisu podudarali ni s jednim kultivarom u referentnim bazama podataka koje su koristili, čime je otkriven prethodno nedokumentirani rezervoar bioraznolikosti masline.

S obzirom na visok udio prethodno neidentificiranih genetskih profila otkrivenih u ograničenom istraživanju, istraživači vjeruju da bi šire uzorkovanje moglo otkriti još veću raznolikost.

"Očekivali smo pronaći bogatu bioraznolikost, ali ne u tim razmjerima. To je impresivno i vrlo zanimljivo, to je genetski potencijal koji bi također mogao sadržavati rješenja za neke od izazova s kojima se danas suočava sektor maslinarstva", rekao je za Olive Oil Times Thomas Vatrano, agronom i koautor studije.

Vatrano, koji već oko 15 godina istražuje uglavnom neistraženu bioraznolikost maslina u Kalabriji, rekao je da su klimatske promjene, izazovi u produktivnosti i novi patogeni učinili identificiranje i proučavanje ove genetske baštine sve hitnijima.

"Čvrsto vjerujem da nas bioraznolikost može spasiti", rekao je Vatrano. "S dolaskom Xyelle u Kalabriju, u to sam još više uvjeren. Sa svom bioraznolikošću koju ovdje imamo, vjerujem da negdje mora postojati materijal koji može pokazati otpornost ili druge korisne karakteristike."

Znanstvenici su koristili različite molekularne markere kako bi identificirali genetske profile stabala, pratili njihove matične linije i utvrdili njihovu reproduktivnu kompatibilnost.

Uspoređujući genetski sastav krošanja i podloga, također su otkrili dokaze o stoljećima starim praksama cijepljenja i selekcije.

"Tijekom projekta putovao sam kroz Kalabriju, od sjevera do najdubljeg juga, i rekao bih da sam prikupio možda 30 posto onoga što bi se tamo moglo naći", rekao je Vatrano. "Dakle, možete zamisliti što sve još treba otkriti."

Pozivajući se na novoidentificirane genetske profile, Vatrano je naglasio da neidentificirani genotip ne bi trebao automatski biti opisan kao novi kultivar.

"Kada kažemo da je genotip nekatalogiziran ili prethodno neidentificiran, to znači da se njegov genetski profil ne podudara s međunarodnim referentnim bazama podataka", rekao je. "To može biti novi primjerak, može biti oleaster (divlja maslina) ili biljka koja je s vremenom postala važna lokalnoj populaciji, a koju su ljudi možda koristili za maslinovo ulje ne znajući njezino podrijetlo."

Genetska analiza također je dodala nove detalje povijesti uzgoja masline u regiji.

Vatrano je ukazao na materijal prikupljen u Santa Sofia d'Epiro, arbëreshkoj zajednici u području Cosenze u Kalabriji, gdje lokalno stanovništvo generacijama uzgaja masline.

"Tko zna je li jedna od tih biljaka možda donesena tamo od strane arbëreshskih zajednica prije nekoliko stoljeća", rekao je, misleći na migraciju stanovništva s Balkana u južnu Italiju u 14. i 15. stoljeću. "Postoje biljke koje lokalno stanovništvo i dalje koristi za proizvodnju maslinovog ulja, ali čije podrijetlo jednostavno ne znamo."

Studija je također pružila genetske dokaze koji su u skladu s povijesnim praksama cijepljenja i pokazala da skrivena raznolikost nije ograničena na vidljive, produktivne dijelove stabala.

Istraživači su identificirali 34 slučaja u kojima su krovna krošnja i podloga imali različite genetske profile. Također su pronašli 35 nekatalogiziranih genotipova isključivo u podlogama, što upućuje na to da drevne masline mogu čuvati genetski materijal koji više nije zastupljen u kultivarima koji rastu na njima.

Istraživači su pratili matične genetske linije stabala analizom DNK sadržane u kloroplastima, staničnim strukturama čiji se genetski materijal može koristiti za praćenje majčinske baštine. To im je omogućilo razlikovanje dviju glavnih linija, poznatih kao E1 i E2.

Uzgojene krošnje pretežno su pripadale liniji E1, povezanoj s istočnim Sredozemljem i raširenoj među uzgojenim maslinama. Međutim, mnogi podlozi sačuvali su liniju E2, povezanu s autohtonim populacijama maslina središnje i zapadnog Sredozemlja.

Prema istraživačima, ta podjela je u skladu s generacijama vinogradara koji su na lokalna divlja maslinova stabla, već prilagođena lokalnim uvjetima, kalemili odabrane uzgojene sorte.

Među najneobičnijim otkrićima bila su tri kalabrijska stabla koja pokazuju dokaze moguće poliploidije.

Masline su obično diploidne, što znači da njihove stanice nose dva kompleta kromosoma, po jedan naslijeđen od svakog roditelja. Poliploidna biljka, nasuprot tome, nosi dodatne komplete kromosoma.

Istraživači su oprezno opisali nalaz kao "pretpostavljenu poliploidiju" jer nisu izravno prebrojali kromosome stabala.

Umjesto toga, signal je stigao iz njihovih genetskih profila. Dok bi diploidna biljka inače pokazala ne više od dva alela, odnosno različite verzije istog dijela DNK, na svakom markeru, tri stabla su pokazala više od dva na osam od 10 ispitivanih markera.

Kako bi isključili laboratorijsku pogrešku, istraživači su izvadili DNK tri puta i duplicirano proveli amplifikaciju i analizu DNK, dosljedno dobivajući isti obrazac.

Također su otkrili da su krošnje i podloge imale identične genetske profile, što upućuje na to da su stabla rasla na vlastitim korijenima, a ne da su bila cijepkana na genetski različite podloge.

Ako se potvrdi, ovo otkriće bilo bi neobično jer se uzgojena maslina općenito smatra diploidnom vrstom, dok su utvrđeni slučajevi poliploidije uglavnom zabilježeni kod drugih, geografski izoliranih podvrsta masline.

Istraživači su također utvrdili reproduktivnu kompatibilnu skupinu uzorkovanih stabala.

Masline imaju reproduktivni mehanizam poznat kao diallelna samonekompatibilnost, koji ih dijeli u dvije skupine kompatibilnosti, G1 i G2. Stabla koja pripadaju istoj skupini reproduktivno su nespojiva: pelud stabla G1 obično ne može oploditi drugo stablo G1, baš kao što stablo G2 ne može oploditi drugo stablo G2. Uspješna oplodnja umjesto toga događa se između stabala koja pripadaju suprotnim skupinama.

Pomoću genetskog markera istraživači su otkrili jasnu razliku između dviju regija. U Basilicati je G1 bio snažno dominantan, s 185 stabala svrstanih u G1 i 64 u G2. U Kalabriji se obrazac preokrenuo, s 62 stabala u G2 i 36 u G1.

Ovo otkriće ima praktične implikacije koje nadilaze razumijevanje načina na koji su se razvile lokalne populacije maslina.

Znanje o reproduktivnoj kompatibilnoj grupi sorte masline može pomoći uzgajivačima da osiguraju prisutnost odgovarajućih oprašivača u nasadu i smanje rizik od slabog vezanja ploda. Iste informacije mogu pomoći istraživačima pri odabiru kompatibilnih roditelja pri razvoju novih sorti putem programa oplemenjivanja.

Šira genetska analiza također je pokazala da populacije maslina južne Italije nisu bile nimalo izolirane. Lokalni materijal dijelio je genetske srodnosti s drugim mediteranskim populacijama, osobito onima iz Grčke i Alžira, što je obrazac u skladu s dugom poviješću kretanja i razmjene biljnog materijala diljem Mediterana.

"Postoji ogroman materijal za istraživanje", rekao je Vatrano. "Pronašli smo drevne oleastre, podloge povezane s grčkim sortama i materijal povezan s istočnim Sredozemljem. Sve to pomaže u rekonstrukciji dugog procesa domaćenja masline i kretanja biljnih materijala s istoka na zapad."

Za Vatrana, utvrđivanje ove raznolikosti nadilazi rekonstrukciju poljoprivredne povijesti.

"Klimatske promjene ne prijete nužno opstanku masline kao vrste", rekao je Vatrano. "Biljka može preživjeti ekstremnu sušu, ali može i otpustiti plodove, a tada nemamo proizvodnje. Ono što moramo zaštititi jest poljoprivredna proizvodnja."

"Imamo izvanredan potencijal, ali velik dio toga ostaje neistražen", dodao je. "Mogu postojati sorte bolje prilagođene sustavima visoke gustoće, sorte s korisnim oblicima rasta ili materijal koji bi se mogao koristiti za razvoj klonskih podloga. Imamo veliku bioraznolikost, ali još uvijek znamo premalo o njoj."

Sljedeći korak, rekao je Vatrano, trebao bi biti očuvanje i procjena materijala identificiranog u istraživanju, umjesto da se rad završi genetskom karakterizacijom.

"Trebali bismo uspostaviti poljsku zbirku sjemenskog materijala, razmnožiti te biljke i početi raditi na njima", rekao je. "Postoje biljke koje rastu blizu mora, a čini se da podnose ekstremni stres od soli, drevni oleastri koji bi mogli imati potencijal kao patuljasti podloge i drugi materijal koji zaslužuje biti proučen. Rad se ovdje ne bi trebao zaustaviti."

Vatrano je rekao da je zabrinut da bi neki od genetskih materijala identificiranih u istraživanju mogli nestati prije nego što se njihova agronomska vrijednost u potpunosti razumije.

"To je moja bojazan", rekao je. "Identificirali smo sav ovaj materijal, ali sada ga treba konzervirati i proučavati. Još uvijek ima toliko posla."