Клюква растет на лозах на песчаных болотах и ​​болотах. Лэнс Чунг, Министерство сельского хозяйства США/Flickr

Клюква является основным продуктом питания в семьях США на День Благодарения, но как этот болотный житель оказался на праздничных столах?

По сравнению со многими ценными видами растений, одомашненными на протяжении тысячелетий, культивируемая клюква (Макрокарпон вакцины) — молодая сельскохозяйственная культура, так же, как США — молодая страна, а День Благодарения — относительно новый праздник. Но как учёный-растениев, Я многое узнал о происхождении клюквы из ее ботаники и геномики.

Новое в области селекции растений

Люди культивировали сорго около 5,500 лет, кукурузе около 8,700 лет и хлопок около 5,000 лет. Напротив, клюкву одомашнили около 200 лет назад, но люди ели ее и раньше.

Дикая клюква родом из Северной Америки. Они были важным источником пищи для коренных американцев, которые использовали их в пудингах, соусах, хлебе и других блюдах. портативная еда с высоким содержанием белка под названием пеммикан - версия энергетического батончика для плотоядных животных, сделанная из смеси сушеного мяса и топленого животного жира, а иногда и с добавлением сухофруктов. Некоторые племена до сих пор готовлю пеммикан, И даже продавать коммерческую версию.

Выращивание клюквы началось в 1816 году в Массачусетсе, где ветеран Войны за независимость Генри Холл обнаружил, что засыпание клюквенных болот песком удобряли лозы и сохраняли воду вокруг их корней. Оттуда фрукты распространились по северо-востоку и Верхнему Среднему Западу США.

Cегодня в Висконсин производит около 60% урожая клюквы в США, за которым следуют Массачусетс, Орегон и Нью-Джерси. Клюква также выращивается в Канаде, где она основная фруктовая культура.

 
Фермеры часто затопляют клюквенные болота, чтобы собрать плоды, которые они сгребают с лоз. Майкл Гэлвин, Управление путешествий и туризма Массачусетса/Flickr, CC BY-ND

Гибкое и адаптируемое растение

Клюква имеет много интересных ботанических особенностей. Подобно розам, лилиям и нарциссам, цветы клюквы гермафродитны. содержат как мужскую, так и женскую части. Это позволяет им самоопыляться, не полагаясь на птиц, насекомых или других опылителей.

У цветка клюквы четыре лепестка, которые откидываются во время цветения. При этом обнажаются пыльники, содержащие пыльцу растения. Сходство цветка с птичьим клювом принесло клюкве свое первоначальное название. «клюква»".

Когда клюква не самоопыляется, ее пыльцу с цветка на цветок переносят шмели и медоносные пчелы. Их также можно размножать половым путем, сажая семена, или бесполым путем, укореняя черенки виноградной лозы. Это важно для производителей, поскольку размножение семенами обеспечивает более высокое генетическое разнообразие, что может привести к таким вещам, как повышенная устойчивость к болезням или повышенная толерантность к вредителям.

Однако бесполое размножение не менее важно. Этот метод позволяет производителям создавать клоны сортов, которые очень хорошо себя чувствуют на своих болотах, и выращивать еще больше таких высокопродуктивных сортов.

Каждая клюква содержит четыре воздушных кармана, поэтому они плавают, когда фермеры затопляют болота, чтобы собрать их. Воздушные карманы также заставляют сырую клюкву подпрыгивать, когда ее роняют на твердую поверхность, — хороший показатель того, свежая ли она.

Эти карманы выполняют биологическую роль: они позволяют ягодам плавать по рекам и ручьям, рассеивая семена. Многие другие растения распространяют свои семена через животных и птиц, которые поедают их плоды и выделяют семена при передвижении. Но, как знает любой, кто пробовал ее в сыром виде, клюква очень терпкая, поэтому она имеет ограниченная привлекательность для дикой природы.

Чтение ДНК клюквы

Ученые уже знают, что клюква такая молодая культура. много об их генетике. Клюква является диплоидомЭто означает, что каждая клетка содержит один набор хромосом от материнского родителя и один набор от отцовского родителя. Он имеет 24 хромосомы, а размер его генома составляет менее одной десятой размера генома человека.

Подобные открытия помогают ученым лучше понять, где в геноме клюквы могут быть расположены потенциально ценные гены. А диплоидные культуры, как правило, имеют меньше генов, связанных с одним признаком, что значительно упрощает их селекцию, чтобы подчеркнуть этот признак.

Исследователи также описали генетику дикого родственника культивируемой клюквы, известного как «маленькая клюква» (Вакциниум оксикоккос). Сравнение этих двух растений может помочь ученым определить, где в ее геноме находятся агрономически ценные свойства культивируемой клюквы и откуда может исходить холодоустойчивость этой маленькой клюквы.

Исследователи разработка молекулярных маркеров – инструменты для определения того, где в геноме находятся определенные гены или представляющие интерес последовательности – чтобы помочь определить лучшие комбинации генов из разных сортов клюквы, которые могут усилить желаемые признаки. Например, селекционер может захотеть сделать плоды крупнее, твердее или краснее по цвету.

Хотя клюква выращивалась людьми лишь в течение короткого периода времени, она развивалась гораздо дольше. Они пришли в сельское хозяйство с долгой генетической историей, включая такие вещи, как события дупликации всего генома и генетические узкие места, которые в совокупности меняют, какие гены приобретаются или теряются с течением времени в популяции.

События дупликации всего генома происходят, когда геномы двух видов сталкиваются, образуя новый, более крупный геном, охватывающий все черты двух родительских видов. Генетические узкие места возникают, когда численность популяции значительно сокращается, что ограничивает количество генетического разнообразия этого вида. Эти события чрезвычайно распространены в растительном мире и могут привести как к приобретению, так и к потере различных генов.

Анализ генома клюквы может указать, когда она эволюционно отошла от некоторых своих родственников, таких как черника, брусника и черника. Понимание как развивались современные виды может научить ученых-растоводителей тому, как наследуются различные признаки и как эффективно разводить их в будущем.

Созрел в нужное время

Тесная связь клюквы с Днем Благодарения поначалу была просто практическим вопросом. Свежую клюкву можно собирать с середины сентября до середины ноября, поэтому День Благодарения приходится на идеальное время для ее употребления.

Клюквенный соус впервые был подробно описан в отчетах американских колоний в 1600-х годах и появился в поваренная книга впервые в 1796 году. Терпкий вкус ягод, который исходит от высокий уровень нескольких типов кислот, делает их более чем в два раза более кислыми, чем большинство других съедобных фруктов, поэтому они добавляют пикантности к еде, полной более простых продуктов, таких как индейка и картофель.

В последние десятилетия отрасль клюквы расширилась до соки, снеки и другие продукты в поисках круглогодичных рынков. Но для многих людей День Благодарения по-прежнему остается временем, когда они, скорее всего, увидят в меню клюкву в той или иной форме.

Серина ДеСальвио, Кандидат наук. Кандидат биологических наук и геномики, Техасский университет A & M

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.