Ačkoli jsou rajčata botanicky bobule, tedy druh ovoce, jsou tyto kulaté červené (nebo oranžové) pochoutky pro svou pikantní chuť považovány za zeleninu pro kulinářské účely. Ať už je rozkrojíte, nakrájíte nebo nakrájíte na kostičky, jedná se o neobyčejně všestranné ovoce. Festivaly, putování a ochutnávky rajčat se konají ve více než polovině všech států USA i na mezinárodní úrovni. Ira a George Gershwinovi dokonce zvěčnili dvojí výslovnost rajčat ve své písni Let’s Call the Whole Thing Off z roku 1937: „…You like tomato and I like tomahto.“ (Ty máš rád rajčata a já mám rád tomahto). Co se o nich tedy ještě můžeme dozvědět? Ukazuje se, že hodně.

Potíže a proměny rajčat

Škůdci, stres prostředí a nemoci trápí toto ovoce již po tisíciletí. Raná a pozdní plíseň, opad květů a antraknóza spolu s dalšími běžnými houbami a abiotickými stresy (hniloba na konci květů a žluté rameno) jsou jen některé z mnoha problémů, které vznešené rajče ohrožují.

Toto dokonale červené chutné letní rajče není rajče pěstované v původním stavu. Kdybyste vrátili čas o 6 000 let zpět a utrhli rajče z vinné révy před lidskou snahou o jeho domestikaci, možná byste skončili v Ekvádoru nebo Peru a jedli malá divoká rajčata. Technicky vzato je přímým divokým předkem kultivovaného rajčete Solanum pimpinellifolium. Tyto malé plody jsou blízce příbuzné těm moderním, které sbíráte na farmářských trzích, v tašce CSA nebo v obchodech s potravinami, ale jsou mnohem menší, jako velmi malá cherry rajčata. Některá z našich dnešních velkých červených domestikovaných rajčat (například „Iron Lady“ a „Defiant“) byla geneticky selektována na odolnost vůči chorobám, ale nemají vždy nejlepší chuť ani strukturu. Existuje možnost selektovat vlastnosti pro odolnost vůči chorobám a škůdcům a zároveň zlepšit chuť a vzhled? Profesorka Ana Caicedo a doktorand Jake Barnett si myslí, že je to možné.

Setkání matky a dítěte?

Evoluce planých rajčat zaujala postgraduálního studenta UMass Amherst Jacoba ‚Jake‘ Barnetta. Jeho letní výzkum v roce 2019 probíhal v novém skleníku s vysokým tunelem na univerzitní výzkumné a vzdělávací farmě Crop and Animal Research and Education Farm v jižním Deerfieldu. Barnetta zajímají zejména dvě témata: životaschopnost pěstování jihoamerických rajčat v Massachusetts a jejich odolnost vůči hmyzu.

Jak tedy získat, zasadit a studovat divoká semena, která je stále těžší najít ve volné přírodě? Barnett se obrátil na banku semen na Kalifornské univerzitě v Davisu, která je známá svou sbírkou divokých druhů a mutantů používaných pro výzkum. Od čtyřicátých let minulého století zde mimořádně pokrokový výzkumník Charley Rick shromažďoval a uchovával semena divokých druhů rajčat, která pocházela z Jižní Ameriky. Tyto prapůvodní druhy rajčat společně disponují geny, které poskytují přirozenou genetickou obranu proti škůdcům nebo schopnost snášet různé druhy stresu. Po tisíciletích šlechtění ztratila naše domestikovaná rajčata, šlechtěná na barvu a velikost, přirozenou schopnost odolávat škůdcům. Barnett ve spolupráci s profesorkou Caicedo naplnil vysoký tunel 280 zdravými liniemi rajčat, které vypěstoval ze 40 odrůd osiva.

Caicedo je ideální vědec, který může Barnettovi radit, protože se dlouhodobě zajímá o vlastnosti těchto divokých rostlin. V roce 2003 získala doktorát na Washingtonově univerzitě v St Louis, kde se ve svém výzkumu zaměřila na populační genetiku genů odolnosti vůči chorobám u planých rajčat.

Barnettovým cílem je prozkoumat planě rostoucí druhy rajčat a dvě komerční odrůdy a zhodnotit jejich schopnost růst v podmínkách Massachusetts a jejich potenciální odolnost vůči škůdcům a chorobám.

Evoluční biolog a genetik

Biolog nebo genetik? Jako evoluční biolog je Caicedo obojím. Vysvětluje, že domestikace je příkladem evolučního procesu. Začíná u planě rostoucích rostlin, člověk na ně vyvíjí selekční tlak, často na atraktivní vlastnosti, a po mnoha generacích končí u domestikovaných rostlin. Začíná to jednou věcí a končí jinou… to je evoluce a to je její vášeň. Aby mohlo dojít k evoluční změně, musí v průběhu celého procesu docházet ke genetickým změnám. Výsledkem domestikace je, že se rostliny přizpůsobí, to znamená, že se přizpůsobí kultivovanému prostředí. Domestikované rostliny se stále musí vyvíjet. Klimatické změny jsou dramatickým příkladem jedné z pravděpodobných změn prostředí, kterým se rostliny musí přizpůsobit.

Když si vědci kladou velké otázky o tom, jak se rostliny vyvíjely, spojují znaky s genetikou, tedy s obsahem DNA. Informace z DNA se používají k pochopení toho, jak jsou různé skupiny a populace rostlin příbuzné a jak se diverzifikují. DNA také určuje, jaké vlastnosti mají různé rostliny. Na otázku, odkud rajčata pocházejí, Caicedo odpovídá: „Všechna divoká rajčata pocházejí ze západní části Jižní Ameriky. Existuje pouze 13 druhů planých rajčat vyskytujících se na různých stanovištích v Chile, Peru, Ekvádoru a na Galapágách. Galapágy nabízejí krásný příklad toho, jak rozmanité mohou být druhy rajčat; tyto čistě divoké druhy jsou blízce příbuzné drobným červeným rajčatům Solanum pimpinellifolium, ale byly od nich po tisíciletí odděleny, což vedlo k mnoha odlišným vlastnostem.“ Vědci nyní mají možnost editovat žádoucí geny: můžete si to představit tak, že pomocí nůžek vystřihnete DNA z jednoho druhu a vložíte ji do jiného. Je to jako evoluce warpovou rychlostí.

Proč je rozmanitost tak důležitá? Caicedo říká: „Divoké druhy v sobě skrývají užitečné a žádoucí vlastnosti. Některé jsou odolné vůči soli, což by mohlo být velmi užitečné, protože naše půda je stále chudší. Některé jsou odolné vůči suchu, což je důležité zejména v souvislosti s globálními změnami klimatu. Druhy odolné vůči chladu, jako například několik divokých rajčat, která rostou v Andách, se začaly používat jako podnože.“

„Jedno fascinující rajče, které hojně roste v jižním Deerfieldu, má neobvyklý chlupatý stonek. Tento druh (Solanum habrochaites) vyrábí chemické látky proti hmyzu a pro podnože byl vybrán proto, že dokáže přežít i v drsných, chladných podmínkách.

„Takže pochopení různých existujících vlastností a snaha zjistit, které jsou užitečné pro pěstování v prostředí severovýchodní části USA, je dalším pádným důvodem pro výzkum divokých rajčat. Pokládáme základy pro směry, kterými se můžeme vydat.“

Hloubka výzkumu rajčat

Zpět v jižním Deerfieldu ve svém vysokém tunelu pracuje Barnett mezi vzkvétajícími rostlinami rajčat, které jsou téměř dvakrát vyšší než tento vysoký výzkumník. Přestože se rostlinám ve vysokém tunelu daří, dalším krokem bude zjistit, zda mohou růst venku v přirozeném prostředí. Barnett pracuje s řadou divokých druhů s různými nároky na růst z různých stanovišť v Jižní Americe. Některé jsou přizpůsobeny pouštním podmínkám, jiným se daří v extrémně chladném prostředí. Ostrovní rajčata rostou s velmi řídkou vegetací a několik druhů je přizpůsobeno lesům. Udržet je všechny spokojené není triviální. Jeho výzkum by se nakonec mohl ukázat jako užitečný pro zemědělství v Nové Anglii.

Barnett také zkoumá produkci alkaloidů (kategorie drog, podobně jako kofein) v rajčatech. Všechny rostliny z této čeledi produkují alkaloidy (do „rodiny“ patří i brambory a lilek). Zvláště důležitý je tomatin, alkaloid produkovaný rajčaty. Tomatin chrání plody před plísněmi a Barnett zkoumá, jak se obsah tomatinu liší mezi jednotlivými druhy a zda existuje vztah mezi obsahem tomatinu v listech rostlin a v jejich plodech.

Nakonec posuzuje, jak se měnily barvy plodů během evoluce rajčat: proč jsou některé plody červené, jiné oranžové nebo žluté a některé jsou ve zralosti zelené. To může objasnit, jak jsou semena šířena živočichy (ptáky více přitahuje červená barva, zatímco hlodavce žlutá, takže semena se šíří odlišně). Cukr a obsah vody jsou znaky, které mohou mít vliv na šíření zvířaty.

Vláknem, které se proplétá celým výzkumem Caiceda a Barnetta, je pochopení rozmanitosti rajčat a hledání jejich dalšího využití. Například geny odolnosti vůči chorobám z několika divokých druhů byly vyšlechtěny do kultivovaných rajčat, která kupujeme v supermarketech. Mechanizovaná sklizeň domestikovaných rajčat byla před desetiletími umožněna vyšlechtěním znaku nalezeného u divokých galapážských rajčat, který umožňuje odtrhávání plodů od rostliny bez připojeného stonku.

Caicedo poznamenal: „Chci vědět, jak se druhy rajčat přizpůsobily svému rozmanitému prostředí a staly se odlišnými. Každé obří pěstované rajče původně vzniklo z rozkošných maličkých rajčátek. To mě fascinuje.“ Důležitý výzkum rajčat bude pokračovat, protože se vyvinula v jedno z nejžádanějších a nejčastěji konzumovaných druhů ovoce. Ale díky výzkumu DNA a dalším technologiím, které jsou dnes k dispozici, pravděpodobně nebude trvat 6 000 let, než se napíše další velká kapitola.

– University of Massachusetts Amherst

Foto nahoře: Jacob Barnett ve skleníku s vysokými rostlinami rajčat.