Пробив в изследванията на растенията: Нови прозрения в отглеждането на ечемик!

Пробив в изследванията на растенията: Нови прозрения в отглеждането на ечемик!

Биолози от университета Хайнрих Хайне в Дюселдорф (HHU) постигнаха значителен напредък в изследването на флоралната архитектура на тревите. Тези иновации могат да играят ключова роля за подобряване на селскостопанското производство. В едно в специализираното списание Nature Communications В публикуваното изследване учените са идентифицирали специфичен пептид и рецептор, които контролират растежа на съцветия в треви, включително ечемик.

Тревите имат различни форми на съцветие, като ечемикът се характеризира с по-простите си съцветия, които образуват зърната си на къса ос, „рахила“. Проучванията се основават на заключението, че формата на съцветията се определя рано в развитието на растението от размера, позицията и продължителността на живота на меристемите. Вече е открит сигнален път, който регулира активността на определени меристеми в ечемика.

Влияние на пептиди и рецептори

Пептидът HvFCP1, секретиран от клетки на рахила, играе централна роля в този процес. Той взаимодейства с рецептора HvCLV1, за да контролира растежа на меристема. Професор д-р Юрген Шмид и неговият екип установиха, че мутациите в гените за HvFCP1 или HvCLV1 причиняват уголемяване на съцветията и рахилите, което води до множество цветя и зърна от една рахила. Интересното е, че тези мутанти са подобни по архитектура на пшеничните съцветия.

Резултатите от това изследване поставят основата за нови подходи за размножаване, които се основават на редактиране на генома и по този начин биха могли да позволят по-бързо производство на високодобивни сортове растения. Работата е част от проекта „Системи от зърнени стволови клетки“ (CSCS), финансиран от Германската изследователска фондация и Клъстера за върхови постижения за изследване на растенията CEPLAS в HHU.

Допълнителни резултати от изследване на формирането на ухото

Успоредно с тези разработки, международен изследователски екип, ръководен от IPK-Leibniz Institute, докладва за механизмите на образуване на класове в ечемика. Резултатите, публикувани в Актуална биология, показват, че меристемната активност и диференциацията са решаващи фактори за архитектурата на съцветието. Характеризирането на конкретен мутант, наречен ечемично ухо flo.a, потвърждава констатациите, че генът HvALOG1 играе решаваща роля в регулирането на ушната меристема и формирането на границите между флоралните органи.

Мутациите в HvALOG1 водят не само до допълнително образуване на колосчета, но и до сливане на флорални органи. Тези констатации са важни в сравнение с пшеницата, тъй като идентифицирането на пшеничния ген ALOG-1 и неговата функция в паралелно проучване показва колко тясно са взаимосвързани тези изследователски области.

Влиянието на техническото развъждане

Изследванията, споменати по-горе, илюстрират дългосрочното развитие на растениевъдството, което от десетилетия търси начини за увеличаване на генетичната вариация. Докато селекцията на нови сортове растения с желани характеристики традиционно е била ограничена от естествени генетични промени, по-новите техники като развъждането на мутации предлагат обещаващ напредък. От 50-те години на миналия век животновъдите са използвали методи като йонизиращо лъчение и химикали за въвеждане на генетични модификации.

Развъждането чрез мутация се счита за конвенционален метод за размножаване и не е предмет на закона за генното инженерство. Тези методи са довели до разработването на успешни култури, което води до над 3000 рентгенови или свързани с гама мутантни разновидности, изброени в Съвместната база данни на ФАО/МААЕ. Някои примери за успешни сортове са:

• Gerstensorte „Golden Promise“ (hoher Ertrag, verbesserte Mälzung)
• Hartweizen (für Brot und Pasta)
• Krankheitsresistente japanische Birne
• Dunkelrosa Grapefruit
• Halbzwergiger Reis
• Krankheitsresistente Bohne
• Erdnüsse mit festeren Schalen
• Sorten von Erbsen, Baumwolle, Pfefferminze, Sonnenblumen, Grapefruit, Sesam, Bananen, Maniok und Sorghum.

Тези успешни разработки в изследванията на растенията са пряко свързани с настоящите проучвания върху флоралната архитектура, които не само генерират научен интерес, но също така биха могли да имат важни последици за бъдещото селско стопанство.