Průlom ve výzkumu rostlin: Nové poznatky o šlechtění ječmene!

Průlom ve výzkumu rostlin: Nové poznatky o šlechtění ječmene!

Biologové z Univerzity Heinricha Heineho v Düsseldorfu (HHU) výrazně pokročili ve výzkumu květinové architektury trav. Tyto inovace by mohly hrát klíčovou roli při zlepšování zemědělské produkce. V jednom v odborném časopise Příroda komunikace V publikované studii vědci identifikovali specifický peptid a receptor, který řídí růst květenství v travách, včetně ječmene.

Trávy mají různé formy květenství, přičemž ječmen se vyznačuje jednoduššími květenstvími, která tvoří zrna na krátké ose, „rachilla“. Studie jsou založeny na závěru, že tvar květenství je určen v raném vývoji rostlin velikostí, polohou a životností meristémů. Nyní byla objevena signální dráha, která reguluje aktivitu určitých meristémů v ječmeni.

Vliv peptidů a receptorů

V tomto procesu hraje ústřední roli peptid HvFCP1, vylučovaný buňkami rachilla. Interaguje s receptorem HvCLV1 a řídí růst meristému. Profesor Dr. Jürgen Schmid a jeho tým zjistili, že mutace v genech pro HvFCP1 nebo HvCLV1 způsobují zvětšení květenství a rachil, což má za následek více květů a zrn jedné rachilly. Je zajímavé, že tyto mutanty jsou svou architekturou podobné květenstvím pšenice.

Výsledky tohoto výzkumu položily základ pro nové šlechtitelské přístupy, které jsou založeny na editaci genomu a mohly by tak umožnit rychlejší produkci vysoce výnosných odrůd rostlin. Práce je součástí projektu „Cereal Stem Cell Systems“ (CSCS) financovaného Německou výzkumnou nadací a Cluster of Excellence for Plant Research CEPLAS na HHU.

Další výsledky výzkumu o tvorbě uší

Souběžně s tímto vývojem podal mezinárodní výzkumný tým vedený institutem IPK-Leibniz zprávu o mechanismech tvorby klasů u ječmene. Výsledky, zveřejněné v Současná biologie, ukazují, že meristémová aktivita a diferenciace jsou rozhodující faktory pro architekturu květenství. Charakterizace konkrétního mutantu, zvaného ječmenná klasová flo.a, potvrzuje zjištění, že gen HvALOG1 hraje klíčovou roli v regulaci ušního meristému a vytváření hranic mezi květními orgány.

Mutace v HvALOG1 vedou nejen k další tvorbě klásků, ale také k fúzi květních orgánů. Tato zjištění jsou důležitá ve srovnání s pšenicí, protože identifikace genu pšenice ALOG-1 a jeho funkce v paralelní studii ukazuje, jak úzce jsou tyto výzkumné oblasti propojeny.

Vliv technického šlechtění

Výše zmíněné studie ilustrují dlouhodobý vývoj ve šlechtění rostlin, které již desítky let hledá způsoby, jak zvýšit genetickou variabilitu. Zatímco výběr nových odrůd rostlin s žádoucími vlastnostmi byl tradičně omezen přirozenými genetickými změnami, novější techniky, jako je mutační šlechtění, nabízejí slibné pokroky. Od 50. let 20. století chovatelé používali k zavádění genetických modifikací metody jako ionizující záření a chemikálie.

Mutační šlechtění je považováno za konvenční šlechtitelskou metodu a nepodléhá zákonu o genetickém inženýrství. Tyto metody vedly k vývoji úspěšných plodin, jejichž výsledkem bylo více než 3 000 mutantních odrůd X-ray nebo gama příbuzných uvedených ve společné databázi FAO/IAEA. Některé příklady úspěšných odrůd jsou:

• 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.

Tento úspěšný vývoj ve výzkumu rostlin přímo souvisí se současnými studiemi květinové architektury, které nejenže vyvolávají vědecký zájem, ale mohou mít také důležité důsledky pro budoucí zemědělství.