Gennembrud inden for planteforskning: Ny indsigt i bygforædling!

Gennembrud inden for planteforskning: Ny indsigt i bygforædling!

Biologer ved Heinrich Heine Universitetet i Düsseldorf (HHU) har gjort betydelige fremskridt i forskningen i græssers blomsterarkitektur. Disse innovationer kan spille en nøglerolle i at forbedre landbrugsproduktionen. I et i fagbladet Naturkommunikation I den offentliggjorte undersøgelse identificerede forskere et specifikt peptid og receptor, der styrer væksten af ​​blomsterstande i græsser, herunder byg.

Græsserne har en række forskellige blomsterstandsformer, hvor byg er karakteriseret ved dens simplere blomsterstande, som danner deres korn på en kort akse, "rachillaen". Undersøgelserne er baseret på den konklusion, at formen på blomsterstandene tidligt i planteudviklingen bestemmes af meristemernes størrelse, placering og levetid. En signalvej, der regulerer aktiviteten af ​​visse meristemer i byg, er nu blevet opdaget.

Påvirkning af peptider og receptorer

Peptidet HvFCP1, der udskilles af rachillaceller, spiller en central rolle i denne proces. Det interagerer med receptoren HvCLV1 for at kontrollere meristemvækst. Professor Dr. Jürgen Schmid og hans team fandt ud af, at mutationer i generne for HvFCP1 eller HvCLV1 forårsager, at blomsterstandene og rachillaerne bliver forstørrede, hvilket resulterer i flere blomster og korn fra én rachilla. Interessant nok ligner disse mutanter i arkitekturen hvedeblomsterstande.

Resultaterne af denne forskning danner grundlaget for nye forædlingstilgange, der er baseret på genomredigering og dermed kan muliggøre hurtigere produktion af højtydende plantesorter. Arbejdet er en del af projektet "Cereal Stem Cell Systems" (CSCS) finansieret af den tyske forskningsfond og Cluster of Excellence for Plant Research CEPLAS ved HHU.

Yderligere forskningsresultater om øredannelse

Parallelt med denne udvikling rapporterede et internationalt forskerhold ledet af IPK-Leibniz Institute om mekanismerne for øredannelse i byg. Resultaterne, offentliggjort i Aktuel biologi, viser, at meristemaktivitet og differentiering er afgørende faktorer for blomsterstandsarkitektur. Karakteriseringen af ​​en bestemt mutant, kaldet byg øre flo.a, bekræfter resultater af, at genet HvALOG1 spiller en afgørende rolle i reguleringen af ​​øremeristemet og grænsedannelse mellem blomsterorganer.

Mutationer i HvALOG1 fører ikke kun til yderligere spikelet-dannelse, men også til sammensmeltning af blomsterorganer. Disse resultater er vigtige i forhold til hvede, fordi identifikationen af ​​hvede-genet ALOG-1 og dets funktion i en parallel undersøgelse viser, hvor tæt disse forskningsområder er indbyrdes forbundne.

Indflydelsen af ​​teknisk avl

De ovennævnte undersøgelser illustrerer den langsigtede udvikling inden for planteavl, som har ledt efter måder at øge genetisk variation i årtier. Mens udvælgelsen af ​​nye plantesorter med ønskværdige egenskaber traditionelt har været begrænset af naturlige genetiske ændringer, tilbyder nyere teknikker såsom mutationsavl lovende fremskridt. Siden 1950'erne har opdrættere brugt metoder som ioniserende stråling og kemikalier til at indføre genetiske modifikationer.

Mutationsavl betragtes som en konventionel avlsmetode og er ikke underlagt genteknologiloven. Disse metoder har ført til udviklingen af ​​vellykkede afgrøder, hvilket har resulteret i over 3.000 røntgen- eller gamma-relaterede mutante varianter opført i den fælles FAO/IAEA-database. Nogle eksempler på vellykkede sorter er:

• 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.

Disse succesrige udviklinger inden for planteforskning er direkte relateret til aktuelle undersøgelser af blomsterarkitektur, som ikke kun genererer videnskabelig interesse, men også kan få vigtige konsekvenser for fremtidens landbrug.