Waarom werd een tomaat zo groot?

Uiteraard wisten we al dat de oertomaat maar piepklein was ten opzichte van zijn huidige formaat. Daar is in het verleden al onderzoek naar gedaan[1]. Maar welk gen was verantwoordelijk voor die groei?

Een studie uitgevoerd door wetenschappers van de Universiteit van Almería (Spanje) beschrijft de genetische sleutels voor het domesticatieproces van de tomaat (Solanum lycopersicum) dat ervoor gezorgd heeft dat de huidige tomaat wel honderd keer groter is dan zijn Zuid-Amerikaanse voorouder, de krenttomaat (Solanum pimpinellifolium)[2].

Volgens het onderzoek wordt de grootte van de tomaat bepaald door de zaadcompartimenten van de rijpe vrucht. "De maximale grootte van de tomaat wordt voornamelijk bepaald door het aantal vruchtbladen, die de zaadcompartimenten van de rijpe vrucht vormen", leggen de auteurs uit.

Het team is er met de modernste technieken erin geslaagd een eiwit te isoleren dat betrokken is bij deze groei, Excessive Number of Floral Organs genaamd, maar voor het gemak afgekort tot ENO. Het is een AP2/ERF transcriptiefactor die samen met specifieke DNA-sequenties de transcriptie van genetische informatie regelen.

De onderzoekers hebben kunnen aantonen dat ENO de grootte van de tomaat bepaalt via het ontwikkelingsnetwerk van het bloemmeristeem, het weefsel van de plant waarin de stamcellen zitten die de bloemen voortbrengen.

Hun bevindingen laten zien dat een mutatie in dit eiwit de expressie beïnvloedt van bepaalde genetische regio's die betrokken zijn bij het creëren van de holtes, afgeleid van de vruchtbladen, waar de zaden zich bevinden.

In vitro tests tonen ook aan dat ENO de expressiedomeinen van deze genetische regio's direct reguleert om de goede werking of florale homeostase van stamcellen te behouden.

"Onze studie toont ook aan dat een mutatie in het ENO-promotoreiwit werd geselecteerd tijdens de domesticatie om de grootte van de tomaat te verbeteren, wat aangeeft dat de transcriptionele veranderingen in de belangrijkste regulatoren significante effecten hebben op de teelteigenschappen", zo besluiten de auteurs.

[1] Lin et al: Genomic analyses provide insights into the history of tomato breeding in Nature Genetics - 2014
[2] Yuste-Lisbona et al: ENO regulates tomato fruit size through the floral meristem development network in PNAS – 2020. Zie hier.