Karpalot kasvavat viiniköynnöksissä hiekkasoissa ja suilla. Lance Cheung, USDA/Flickr

Karpalot ovat yhdysvaltalaisten kotitalouksien peruskiveä kiitospäivänä – mutta miten tämä suon asukas päätyi juhlapöytiin?

Verrattuna moniin arvokkaisiin kasvilajeihin, joita kesytettiin tuhansien vuosien aikana, viljeltiin karpaloa (Vaccinium macrocarpon) on nuori viljelykasvi, aivan kuten Yhdysvallat on nuori maa ja kiitospäivä suhteellisen uusi loma. Mutta kasvitieteilijänäOlen oppinut paljon karpaloiden syntyperästä niiden kasvitiikasta ja genomiikasta.

Uutta kasvinjalostuskentällä

Ihminen on viljellyt durraa noin 5,500 vuoden ajan, maissia noin 8,700 vuotta ja puuvillaa noin 5,000 vuotta. Sitä vastoin karpalot kesytettiin noin 200 vuotta sitten, mutta marjoja söivät ihmiset ennen sitä.

Villikarpalot ovat kotoisin Pohjois-Amerikasta. Ne olivat tärkeä ravinnonlähde intiaanien syntyperäisille amerikkalaisille, jotka käyttivät niitä vanukkaissa, kastikkeissa, leivissä ja mm runsaasti proteiinia sisältävä kannettava ruoka, jota kutsutaan pemmicaaniksi – lihansyöjän versio energiapatukkasta, joka on valmistettu kuivatun lihan ja renderoidun eläinrasvan sekoituksesta ja joskus täynnä kuivattuja hedelmiä. Jotkut heimot tehdä pemmicania vielä tänään, Ja jopa markkinoida kaupallista versiota.

Karpalon viljely aloitettiin vuonna 1816 Massachusettsissa, missä vapaussodan veteraani Henry Hall havaitsi, että karpalosoojen peittäminen hiekalla lannoittaa viiniköynnöksiä ja pidätti vettä juurensa ympärillä. Sieltä hedelmät levisivät kaikkialle Yhdysvaltojen koilliseen ja ylempään keskilänteen.

Nykyään Wisconsin tuottaa noin 60 prosenttia Yhdysvaltain karpalosadosta, jota seuraavat Massachusetts, Oregon ja New Jersey. Karpaloita kasvatetaan myös Kanadassa, missä ne ovat merkittävä hedelmäsato.

 
Maanviljelijät tulvivat usein karpaloita korjatakseen hedelmiä, jotka he haravoivat irti viiniköynnöksistä. Michael Galvin, Massachusettsin matkailu- ja matkailutoimisto/Flickr, CC BY-ND

Joustava ja mukautuva kasvi

Karpaloilla on monia mielenkiintoisia kasvitieteellisiä ominaisuuksia. Kuten ruusut, liljat ja narsissit, karpalon kukat ovat hermafrodiittisia, mikä tarkoittaa sisältää sekä uros- että naarasosia. Tämän ansiosta ne voivat pölytellä itseään sen sijaan, että ne luottaisivat lintuihin, hyönteisiin tai muihin pölyttäjiin.

Karpalokukassa on neljä terälehteä, jotka kuoriutuvat takaisin, kun kukka kukkii. Tämä paljastaa ponnet, jotka sisältävät kasvin siitepölyä. Kukka muistuttaa linnun nokkaa ja sai karpalolle sen alkuperäisen nimen, "karpalo"

Kun karpalot eivät pölytä itseään, ne luottavat kimalaisten ja mehiläisten kuljettamiseen siitepölystä kukista kukkaan. Niitä voidaan myös levittää sukupuoliteitse, istuttamalla siemeniä tai suvuttomasti juurruttamalla viiniköynnöspistokkaita. Tämä on tärkeää viljelijöille, koska siemenpohjainen lisääntyminen mahdollistaa suuremman geneettisen monimuotoisuuden, mikä voi johtaa esimerkiksi lisääntyneeseen tautien vastustuskykyyn tai tuholaisten sietokykyyn.

Aseksuaalinen lisääntyminen on kuitenkin yhtä tärkeää. Tämän menetelmän avulla viljelijät voivat luoda klooneja lajikkeista, jotka menestyvät erittäin hyvin suoissaan ja kasvattavat vielä enemmän näitä tehokkaita tyyppejä.

Jokainen karpalo sisältää neljä ilmataskua, minkä vuoksi ne kelluvat, kun viljelijät tulvivat soita korjatakseen niitä. Ilmataskut saavat myös raa'at karpalot pomppimaan, kun ne pudotetaan kovalle pinnalle – hyvä merkki siitä, ovatko ne tuoreita.

Näillä taskuilla on biologinen rooli: Niiden avulla marjat voivat kellua jokia ja puroja pitkin levittääkseen siemenensä. Monet muut kasvit levittävät siemenensä eläinten ja lintujen välityksellä, jotka syövät niiden hedelmiä ja erittävät siemeniä liikkuessaan. Mutta kuten jokainen, joka on maistanut niitä raakana, tietää, karpalot ovat erittäin hapokkaita, niin ne ovat rajoitettu vetovoima villieläimiin.

Karpalon DNA:n lukeminen

Tutkijat tietävät jo, että karpalo on niin nuori sato paljon niiden genetiikasta. Karpalo on diploidi, mikä tarkoittaa, että jokainen solu sisältää yhden joukon kromosomeja äidin vanhemmalta ja yhden joukon isän vanhemmalta. Siinä on 24 kromosomia, ja sen genomin koko on alle kymmenesosa ihmisen genomista.

Tällaiset oivallukset auttavat tutkijoita ymmärtämään paremmin, missä mahdollisesti arvokkaat geenit voivat sijaita karpalon genomissa. Ja diploidisilla kasveilla on yleensä vähemmän geenejä, jotka liittyvät yhteen ominaisuuteen, mikä tekee niiden jalostuksesta tämän ominaisuuden korostamiseksi paljon yksinkertaisempaa.

Tutkijat ovat myös kuvanneet viljellyn karpalon luonnonvaraisen sukulaisen genetiikkaa, joka tunnetaan nimellä "pieni karpalo" (Vaccinium oxycoccos). Näiden kahden vertailu voi auttaa tutkijoita määrittämään, missä viljellyn karpalon agronomisesti arvokkaat ominaisuudet sijaitsevat sen genomissa ja mistä osa pienen karpalon kylmäkestävyydestä saattaa olla peräisin.

Tutkijat ovat kehittää molekyylimarkkereita – työkaluja, joilla määritetään, missä tietyt kiinnostavat geenit tai sekvenssit sijaitsevat genomissa – auttaa määrittämään parhaat geeniyhdistelmät eri karpalolajikkeista, jotka voivat parantaa haluttuja ominaisuuksia. Kasvattaja saattaa esimerkiksi haluta tehdä hedelmistä suurempia, kiinteämpiä tai punaisempia.

Vaikka ihmiset ovat kasvattaneet karpaloita vain lyhyen ajan, ne ovat kehittyneet paljon pidempään. He aloittivat maatalouden pitkällä geneettisellä historialla, mukaan lukien mm koko genomin päällekkäisyydet ja geneettiset pullonkaulat, jotka kollektiivisesti muuttavat, mitkä geenit saadaan tai menetetään ajan myötä populaatiossa.

Koko genomin päällekkäisyydet tapahtuvat, kun kahden lajin genomit törmäävät toisiinsa muodostaen uuden, suuremman genomin, joka sisältää kaikki kahden vanhempainlajin ominaisuudet. Geneettisiä pullonkauloja syntyy, kun populaation koko pienenee huomattavasti, mikä rajoittaa lajin geneettisen monimuotoisuuden määrää. Nämä tapahtumat ovat äärimmäisen yleisiä kasvimaailmassa ja voivat johtaa eri geenien lisääntymiseen ja häviämiseen.

Karpalon genomin analysointi voi osoittaa, milloin se erottui evoluutionaalisesti joistakin sukulaisistaan, kuten mustikasta, puolukasta ja helmimarjasta. Ymmärtäminen kuinka nykyaikaiset lajit kehittyivät voi opettaa kasvitieteilijöille kuinka erilaiset ominaisuudet periytyvät ja miten niitä voidaan jatkossa kasvattaa tehokkaasti.

Kypsä oikeaan aikaan

Karpaloiden läheinen yhteys kiitospäivään oli aluksi yksinkertaisesti käytännöllinen asia. Tuoreet karpalot ovat valmiita korjattavaksi syyskuun puolivälistä marraskuun puoliväliin, joten kiitospäivä osuu täydelliseen ikkunaan niiden syömiseen.

Karpalokastike kuvattiin ensin löyhästi Amerikan siirtokunnissa 1600-luvulla, ja se ilmestyi keittokirja ensimmäisen kerran vuonna 1796. Marjojen kirpeä maku, joka on peräisin useiden erityyppisten happojen korkeat tasot, tekee niistä yli kaksi kertaa happamampia kuin useimmat muut syötävät hedelmät, joten ne tuovat tervetulleeksi aterian, joka on täynnä tylsempiä ruokia, kuten kalkkunaa ja perunoita.

Viime vuosikymmeninä karpaloteollisuus on haaroittunut mehut, välipalat ja muut tuotteet tavoittelemaan ympärivuotisia markkinoita. Mutta monille ihmisille kiitospäivä on edelleen aika, jolloin he todennäköisimmin näkevät karpaloita jossain muodossa ruokalistalla.

Serina DeSalvio, Ph.D. Genetiikan ja genomiikan kandidaatti, Texas A&M -yliopisto

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.