Vandra i produktionsgången i din lokala mataffär och du hittar en bländande mängd tomater, från körsbär till druva till päronformade till massiva nötstekar och knotiga arv. Samma sak med squash, potatisar, gurkor och gröna blad. Denna mängd olika färger, former och storlekar är inte resultatet av naturligt urval, utan snarare mänskligt urval.

Under årtusenden, jordbrukare och växtförädlare har upptäckt användbara mutationer i frukt och grönsaker - godare frukt, bättre avkastning, nya former - och bevarade dessa egenskaper genom konventionell uppfödningsteknik. Processen är långsam, men om du korsar olika stammar tillräckligt många gånger, så småningom kan du skapa något nytt och tillräckligt säljbart för att kallas sin egen sort.

Den långsamma och stadiga konventionella uppfödningsprocessen är på väg att få ett stort lyft från framsteg inom genetisk kartläggning. Med en tomat eller gurka genom i handen, växtförädlare behöver inte vänta månader på att en tomatplanta ska bära frukt för att veta om tomaterna kommer att vara päronformade eller runda. Istället, de kan leta efter avslöjande markörer i en plantas DNA som kodar för specifik fruktform, storlek och färg. Denna teknik med "markörassisterat urval" lovar att avbryta år från den traditionella växtförädlingsprocessen.

Esther van der Knaap ligger i framkant inom genetisk forskning om exakt hur en växtens DNA instruerar dess frukt att växa sig lång och mager sig som en växthusgurka eller runda och sitta på huk som en biffstek tomat. I hennes labb vid University of Georgia, postdocs och studenter lägger tomaterna på mitten och placerar dem på en plattbäddsskanner för att mäta de exakta formerna och storlekarna som produceras av olika genetiska kombinationer.

I ett papper publicerat den 9 november, 2018 i tidskriften Nature Communications, van der Knaap tillkännagav upptäckten av två familjer av gener som tycks spela nyckelroller för att göra frukt och grönsaker antingen runda eller långa. Frukt och grönsaker är tekniskt en växt ätbara organ, och dessa organ växer och utvecklas genom celldelning.

"För att göra en viss form, som en lång eller rund form, du måste ha vissa mönster för celldelning, "förklarar van der Knaap." Antingen delar cellerna sig horisontellt eller så delar de sig vertikalt. "

Det låter vettigt. Ju mer ett organs celler delar sig horisontellt genom att dela upp i mitten, ju mer de kommer att bygga upp vävnad horisontellt, skapa en fetare, rundare frukt.

Vad van der Knaap och hennes kollegor upptäckte i tomatgenomet är en specifik gen som heter OVATE som verkar vara ansvarig för att skapa proteiner som säger till celler att dela sig i ett vertikalt mönster. När fler celler delar sig från sida till sida, tillväxtmönstret ger en långsträckt frukt. OVATE är skillnaden mellan en perfekt rund körsbärstomat och en päronformad tomat.

Vilda tomater, som de inhemska sorterna som finns i Peru, Ecuador och Mexiko, är alltid små och runda, säger van der Knaap, vilket betyder päronformade och andra långsträckta tomater är mutationer som kom senare. Så långt tillbaka på 1930 -talet, växtbiologer kallade förlängningsmutationen OVATE, men hade ingen aning om den faktiska genetiska mekanismen bakom den.

Nu när van der Knaap har identifierat OVATE -proteinet, liksom en annan proteinfamilj som kallas TRM och som interagerar med OVATE, det ger ytterligare ett verktyg för att plantera uppfödare som använder markörassisterat urval. Om OVATE- och TRM -markörerna finns, du kan vara säker på att frukten blir långsträckt. Om det ena eller det andra saknas, det är tillbaka till runda. Van der Knaap säger att detta kommer att påskynda avelsprocessen och låta odlare fokusera på svårare egenskaper som avkastning och skadedjursresistens som inte lika lätt kan kopplas tillbaka till en eller två gener.

Så nu är frågan, betyder dessa framsteg inom växtgenetik att din produktionsgång snart kommer att innehålla fyrkantiga tomater eller pyramidformade pumpor? Inte troligt, säger van der Knaap, men inte för att det är tekniskt omöjligt. Hon säger att det finns massor av bisarra mutationer i tomatgenomet som resulterar i galet snygga frukter. Och eftersom dessa mutationer är naturligt förekommande, de kan isoleras och replikeras i labbet.

Men problemet med fyrkantiga tomater och annan udda-formad frukt är tvåfaldigt, van der Knaap säger. Först, det är GMO -problemet. Om växtuppfödare använder genredigering för att direkt tweak eller ersätta gener i matväxter, då anses dessa stammar vara GMO, och människor blir skrämda av GMO i maten.

Andra, helt nya frukt- och grönsaksformer kan helt enkelt smaka otäckt.

"Vissa mutationer är så bisarra att ingen odlare skulle odla dem, eftersom de har många andra problem, "säger van der Knaap." De har bara några frukter per planta eller de smakar fruktansvärt, för när du odlar en frukt i en riktigt udda form, du förstör hormonbalansen. Det är kanske inte särskilt saftigt och gott alls. "

Om du verkligen vill odla en fyrkantig tomat, säger van der Knaap, lägg bara en låda runt den som japanerna gör med de galna fyrkantiga vattenmelonerna. "Det skulle vara en exklusiv tomat, "säger forskaren." Jag vet inte om jag skulle vilja betala för det. "

Folk på Grow Your Heirlooms publicerade instruktioner och en video om hur man odlar en fyrkantig tomat med hjälp av handgjorda plastlådor.