Η βελτίωση των φυτών εξαρτάται από την αναγνώριση και τον συνδυασμό συγκεκριμένων συνόλων γονιδίων. Ένα πολυεθνικό πρόγραμμα του γονιδιώματος, που σκοπεύει να προσδιορίσει τα σημαντικά γονίδια των φυτών εστιάζοντας στο πρότυπο είδος Arabidopsis thaliana, είναι πολύ κοντά στην ολοκλήρωσή του.

Το Arabidopsis thaliana είναι το καλύτερα χαρακτηρισμένο φυτό στη γη. Είναι ένα μικρό ετήσιο ποώδες της οικογένειας Brassicaceae και έχει χρησιμοποιηθεί σε πειραματικές έρευνες εδώ και έναν αιώνα περίπου. Στο τέλος του περασμένου χρόνου, μια ομάδα 200 επιστημόνων, από 35 εργαστήρια σε όλο τον κόσμο, δημοσίευσε την ακολουθία του DNA, ή αλλιώς το γενετικό κώδικα, για δύο από τα πέντε χρωμοσώματα του μικροσκοπικού χόρτου. Τα άλλα τρία αναμένονται να ακολουθήσουν διαδοχικά μέχρι το τέλος του 2000.

Το μικρό μέγεθος, ο γρήγορος χρόνος ανάπτυξης και η μικρή ποσότητα του DNA στο Arabidopsis είναι στοιχεία που το καθιστούν εύκολο δείγμα για γενετική ανάλυση. Η στενή ομοιότητα πολλών γονιδίων του Arabidopsis με γονίδια σε μακρινές συγγενικές συγκομιδές, όπως ο ελαιόσπορος, το σιτάρι και το ρύζι, κάνουν την ανάλυση ακόμα πιο συναρπαστική. Πολλά μεμονωμένα γονίδια του Arabidopsis βρίσκουν αντιστοιχία με γονίδια που πραγματοποιούν την ίδια λειτουργία στα καλλιεργούμενα φυτά. Η αποκάλυψη της θέσης και της λειτουργίας όλων των γονιδίων του Arabidopsis θα βοηθήσει να προσδιοριστούν τα γονίδια που ελέγχουν τις ίδιες διαδικασίες στα πιο σύνθετα καλλιεργούμενα φυτά ∙ αυτό αποτελεί ένα ουσιαστικό βήμα προς νέες και αποδοτικότερες διαδρομές για βελτίωση των φυτών.

Επομένως, ο καθορισμός της ακολουθίας του DNA του Arabidopsis και του ρόλου μερικών από τα γονίδιά του είναι μόνο η αρχή. Τελικά, οι επιστήμονες ελπίζουν να καταλάβουν τι κάνει κάθε ένα από τα, κατ' εκτίμηση, 26000 γονίδια, πώς λειτουργεί το προϊόν κάθε γονιδίου και πώς όλη αυτή η γενετική δραστηριότητα λειτουργεί συνδυαστικά για να δημιουργήσει τα φυτά. Η πρόοδος από τα στοιχεία της ακολουθίας του DNA στην κατανόηση της λειτουργίας κάθε γονιδίου σε έναν οργανισμό είναι η μεγαλύτερη πρόκληση στη σύγχρονη βιολογία. Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί διάφορες τεχνικές υψηλής απόδοσης για να βοηθήσουν να επιταχυνθεί αυτή η διαδικασία, και η συλλογική εφαρμογή αυτών των τεχνικών έχει γίνει γνωστή ως «λειτουργική γονιδιωματική».

Τα τελευταία χρόνια έχουν ταυτοποιηθεί διάφορα γονίδια. Παραδείγματος χάριν, έχουν ανακαλυφθεί δύο γονίδια που ενεργούν ως διακόπτες για την έναρξη του σχηματισμού λουλουδιών στις άκρες των βλαστών. Άλλοι επιστήμονες ερευνούν τρόπους για να κάνουν τα γονίδια του Arabidopsis το ακριβώς αντίθετο – να αποτρέπουν το άνθισμα. Ο σκοπός εδώ δεν είναι μόνο να αποτραπεί η διάδοση μεταλλαγμένων γονιδίων στους άγριους συγγενείς. Για ετήσιες συγκομιδές, όπως τα μαρούλια και οι πατάτες, το άνθισμα είναι το προοίμιο του θανάτου ∙ στέλνει ένα σήμα στα φύλλα τους για να διακόψουν τη φωτοσύνθεση. Το σταμάτημα αυτού του σήματος σημαίνει ότι οι αγρότες θα μπορούσαν να καλλιεργούν για περισσότερο διάστημα και ίσως να πάρουν μεγαλύτερες παραγωγές, επειδή τα φυτά δεν θα πρέπει πλέον να επενδύσουν τους πόρους τους στην παραγωγή λουλουδιών. Ένα άλλο γονίδιο του Arabidopsis, αποκαλούμενο «Frigida», θα μπορούσε να λειτουργεί όπως δηλώνει το όνομά του - να αποτρέπει το άνθισμα, ή τουλάχιστον να το καθυστερεί έως ότου τελειώσει ο χειμώνας.

Αυτή τη στιγμή, η λειτουργία  του ενός τρίτου περίπου των φυτικών γονιδιακών ακολουθιών είναι ένα παιχνίδι εικασίας. Με τη χρήση όμως της λειτουργικής γονιδιωματικής, που αναπτύσσεται για το Arabidopsis, σύντομα μάλλον θα είναι δυνατό να προβλεφθεί ο ρόλος των περισσοτέρων από τα βασικά γονίδια στα σημαντικότερα δημητριακά.

FOOD TODAY 07/2000