Skandaliczna pomarańczowa petunia, świecące petunie i czarne petunie

Petunias Engineered. Petunie – popularna odmiana to Petunia x atkinsiana – sąłatwe w uprawie. Petunie są szybko rosnącymi, odpornymi, diploidalnymi roślinami, więc kilka laboratoriów zajmujących się badaniem roślin próbowało je badać. Wkrótce stały się organizmem modelowym, szeroko wykorzystywanym do badań nad roślinami, w tym genetyką roślin. (Zobacz poprzedni blog na temat petunii). Były one najnowocześniejsze pod względem wstawiania i włączania genów z innych gatunków.

Na potrzeby tego bloga zrobiłem zakupy w dużym sklepie ogrodniczym i wróciłem do domu z dwiema transgenicznymi petuniami – pomarańczową i bioluminescencyjną – oraz prawdopodobnie najczarniejszym kwiatem na świecie. Naukowcy wprowadzili geny z kukurydzy do petunii, aby zobaczyć, jak działają szlaki biochemiczneod lawendowego do niebieskiego, czerwonego lub żółtego. Ale nie było pomarańczowego. Kolor pomarańczowy w kwiatach pochodzi zwykle z cząsteczki zwanej pelargonidyną, a petunie nie posiadały enzymu niezbędnego do produkcji pelargonidyny. Miały one cząsteczki prekursorowe, więc Meyer i współpracownicy podali petunii o białych kwiatach gen pochodzący z kukurydzy(Zea mays), który zastąpił podwójnie związany atom tlenu atomem tlenu i atomem wodoru, dzięki czemu petunie z łatwością syntetyzowały pelargonidynę. Dowodem sukcesu było to, że przekształcone rośliny miały pomarańczową pigmentację kwiatów (i pelargonidynę w tkankach, ale kolorowe zdjęcie jest bardziej dramatyczne niż wykres wyników testu). Był to bardzo popularny artykuł, ponieważ potwierdził nasze zrozumienie, w jaki sposób pigmenty powodujące kolor kwiatów są wytwarzane w roślinie. Tak więc inżynieria genetyczna petunii poszerzyła naszą wiedzę na temat szlaków chemicznych w roślinach.

Stworzyła również ładny kwiat. Hodowcy roślin myśleli, że będzie to popularne. Jednak przepisy dotyczące wprowadzenia transgenicznych roślin do sklepów (komercjalizacja) były długie i żmudne. Co najmniej dwie firmy rozważały takie rozwiązanie, ale każda z nich ostatecznie zdecydowała, że nie ma wystarczającego popytu na pomarańczową petunię, aby uzasadnić koszty zatwierdzenia jej do sprzedaży.

Pomarańczowa petunia GMO ucieka. Przenieśmy się do roku 2017. Fiński badacz pigmentów roślinnych T. Teeri zauważył jasnopomarańczową petunię rosnącą w skrzynce na kwiaty na stacji kolejowej w Helsinkach. Wiedział, że nie ma pomarańczowych petunii, ponieważ w 1993 r. jego laboratorium również przekształciło petunie w celu produkcji pelargonidyny przy użyciu genu ze stokrotki gerbera(Gerbera hybrida)tuńczyki nadal są dobrymi roślinami badawczymi. Petunia „Firefly”, zatwierdzona do ogólnej sprzedaży detalicznej w 2024 r., świeci w ciemności. (W rzeczywistości świeci na zielono przez cały czas, po prostu trudno ją zobaczyć w świetle dziennym). Firefly ma serię genów pochodzących z bioluminescencyjnego grzyba Neonothopanus nambi (Marasimiaceae). Grzyb ten przekształca kwas kawowy w lucyferynę, substancję chemiczną generującą światło. Po dodaniu trzech genów grzyba, petunie zamieniają kwas kawowy w lucyferynę i wytwarzane jest światło. Ważną częścią tego procesu dla nauki o roślinach jest to, że jest to cykl, kwas kawowy do lucyferyny, a następnie lucyferyna z powrotem do kwasu kawowego, dzięki czemu roślina może nadal wytwarzać światło. Firma Light Bio umieściła geny w petunii o białych kwiatach, aby efekt był bardziej widoczny. Był to kolejny przełom technologiczny, demonstrujący coraz lepsze zrozumienie wewnętrznej chemii roślin.

(Nie była to pierwsza świecąca roślina, był to tytoń(Nicotiana tobaccum) i nie pierwsza świecąca petunia GMO, tamta miała geny świetlika, a nie grzyba, ale ta zaprojektowała cykl. Co więcej, ta petunia została zderegulowana i skomercjalizowana. )

Po około 40 latach słuchania walk i obaw o GMO, po zobaczeniu tak wielu produktów spożywczych oznaczonych jako „NON GMO”, kupiłem petunie Sunset Orange i petunie Firefly tylko po to, by mieć w domu znane GMO. Szokujące!

[Nowe technologie potrzebują nowych nazw. Lubiłem „transgeniczny” za przenoszenie genu z jednego organizmu do drugiego i włączanie go. Inni ludzie lubili „genetycznie zmodyfikowany organizm”, aby opisać przekształcony organizm, w skrócie GMO. GMO stało się powszechnie używanym terminem. Myślę, że jest on dość niejasny, co prawdopodobnie było jego celem. Obecnie termin ten ma silne negatywne konotacje.

Dlaczego petunie są GMO? Istnieje wiele powodów, dla których petunie są tak dobrymi roślinami do eksperymentów transgenicznych. Są stosunkowo łatwe do przekształcenia, szybko rosną i zakwitają w ciągu kilku miesięcy od wykiełkowania, a następnie produkują wiele nasion na kwiat. Po ponad 40 latach bycia modelową rośliną do badań, wiele genów petunii jest znanych, a wiele szlaków biochemicznych zostało szczegółowo poznanych. Wreszcie, petunie nie mają dzikich krewnych ani w Stanach Zjednoczonych, ani w Europie. Jedną z kluczowych obaw związanych z GMO było to, że wprowadzony gen może przedostać się do dzikich gatunków rodzimych, niezależnie od tego, czy przyniesie im to korzyść, czy szkodę. Petunie nie tylko występują tylko w środkowej części Ameryki Południowej, ale w naturze nie krzyżują się między gatunkami. Z tych wszystkich powodów petunie są ważnymi roślinami badawczymi dla naszych rozwijających się technologii.

Nowe petunie bez inżynierii genetycznej. Petunie pozostają popularnym celem tradycyjnej hodowli roślin. Ta szczególna czarna petunia, Black Velvet, została wydana w 2024 roku i powstała w wyniku tradycyjnej hodowli roślin polegającej na krzyżowaniu roślin w celu uzyskania coraz ciemniejszych kwiatów, wybieraniu najciemniejszych, krzyżowaniu ich, wybieraniu najciemniejszych…. Hodowcy petunii twierdzą, że jest to jak dotąd najczarniejszy kwiat, ciemniejszy niż róża Black Bacarra, irys Black Suited czy jakikolwiek inny czarny kwiat.

Pomarańczowe, świecące lub czarne, czyż nie są piękne?

Uwagi:

Nie każda pomarańczowa petunia ma gen kukurydzy, ale większość tak.

Produkcja kolorów Firefly jest stosunkowo słaba. Jeśli kupisz jedną z nich, nie oczekuj, że oświetli cały pokój. Ale naprawdę świecą na zielono.

Czarne kwiaty wydają mi się dziwne, ponieważ kolory kwiatów ewoluowały, aby reklamować się zapylaczom. Czarny kwiat wygląda, jakby nic tam nie było, co z pewnością nie jest zachęcające dla zapylaczy, ale najwyraźniej przyciąga ludzi. Black Velvet jest bardzo ciemny.

Komentarze i poprawki mile widziane.

Odniesienia

Bashandy, H. i T. H. Teeri. 2017. Genetycznie modyfikowane pomarańczowe petunie na rynku. Planta. 246:277-280.

Bourzac K, i Nature Magazine. 2024 Ta genetycznie zmodyfikowana petunia świeci w ciemności i może być Twoja za 29 USD. link Scientific American (dostęp 6/24/25)

Helariutta, Y., P. Elomaa, M. Kotilainen, P. Seppanen, T.H. Teeri. 1993. Cloning of cDNA for dihydroflavonol-4-reductase (DFR) and characterization of dfr experession in the corollas of Gerbera hybrida var. Regina. Plant Mol. Biol. 22: 183-193.

Biuletyn ISTA, 2018. Naukowcy odkryli zestaw enzymów do tworzenia świecących organizmów. link

Meyer, P. I. Heidmann, G. Forkmann i H. Saedler. 1987. Nowy kolor kwiatów petunii wygenerowany przez transformację mutanta genem kukurydzy. Nature. 330:677-378.