Läbimurre taimeuuringutes: uued ülevaated odrakasvatusest!

Läbimurre taimeuuringutes: uued ülevaated odrakasvatusest!

Düsseldorfi Heinrich Heine ülikooli (HHU) bioloogid on teinud märkimisväärseid edusamme kõrreliste lillearhitektuuri uurimisel. Need uuendused võivad mängida võtmerolli põllumajandustootmise parandamisel. Ühes erialaajakirjas Looduskommunikatsioonid Avaldatud uuringus tuvastasid teadlased spetsiifilise peptiidi ja retseptori, mis kontrollivad kõrreliste, sealhulgas odra õisikute kasvu.

Kõrrelistel on mitmesugused õisikuvormid, kusjuures odrale on iseloomulikud lihtsamad õisikud, mis moodustavad terad lühikesele teljele “rachilla”. Uuringud põhinevad järeldusel, et õisikute kuju määratakse taime arengu alguses meristeemide suuruse, asukoha ja eluea järgi. Nüüd on avastatud signaalirada, mis reguleerib odra teatud meristeemide aktiivsust.

Peptiidide ja retseptorite mõju

Rachilla rakkude poolt eritatav peptiid HvFCP1 mängib selles protsessis keskset rolli. See interakteerub retseptoriga HvCLV1, et kontrollida meristeemi kasvu. Professor dr Jürgen Schmid ja tema töörühm avastasid, et mutatsioonid HvFCP1 või HvCLV1 geenides põhjustavad õisikute ja rachillae suurenemist, mille tulemuseks on ühest rachillast mitu õit ja tera. Huvitaval kombel on need mutandid oma arhitektuuri poolest sarnased nisu õisikutega.

Selle uurimistöö tulemused panevad aluse uutele aretusmeetoditele, mis põhinevad genoomi redigeerimisel ja võivad seega võimaldada kiiremat saagikate taimesortide tootmist. Töö on osa projektist "Cereal Stem Cell Systems" (CSCS), mida rahastavad Saksa Teadusfond ja Taimeuuringute tippklaster CEPLAS HHU-s.

Täiendavad uurimistulemused kõrva moodustumise kohta

Paralleelselt nende arengutega andis IPK-Leibnizi Instituudi juhitud rahvusvaheline uurimisrühm aru odra kõrvade moodustumise mehhanismidest. Tulemused, mis avaldati aastal Praegune bioloogia näitavad, et meristeemi aktiivsus ja diferentseerumine on õisikute arhitektuuri jaoks olulised tegurid. Konkreetse mutandi, mida nimetatakse odrakõrva flo.a, iseloomustus kinnitab järeldusi, et geen HvALOG1 mängib otsustavat rolli kõrva meristeemi reguleerimisel ja õieelundite vahelise piiri moodustamisel.

Mutatsioonid HvALOG1-s ei põhjusta mitte ainult täiendavat spikede moodustumist, vaid ka lilleorganite sulandumist. Need leiud on nisuga võrreldes olulised, sest nisu geeni ALOG-1 ja selle funktsiooni tuvastamine paralleeluuringus näitab, kui tihedalt need uurimisvaldkonnad omavahel seotud on.

Tehnilise aretuse mõju

Ülalmainitud uuringud illustreerivad pikaajalist arengut sordiaretuses, mis on aastakümneid otsinud võimalusi geneetilise varieeruvuse suurendamiseks. Kuigi soovitavate omadustega uute taimesortide valikut on traditsiooniliselt piiranud looduslikud geneetilised muutused, pakuvad uuemad tehnikad, nagu mutatsiooniaretus, paljulubavaid edusamme. Alates 1950. aastatest on aretajad geneetiliste modifikatsioonide juurutamiseks kasutanud selliseid meetodeid nagu ioniseeriv kiirgus ja kemikaalid.

Mutatsiooniaretust peetakse tavapäraseks aretusmeetodiks ja see ei allu geenitehnoloogia seadusele. Need meetodid on viinud edukate põllukultuuride väljatöötamiseni, mille tulemusena on FAO/IAEA ühises andmebaasis loetletud üle 3000 röntgen- või gammakiirgusega seotud mutantse sordi. Mõned näited edukatest sortidest on järgmised:

• 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.

Need taimeuuringute edukad arengud on otseselt seotud praeguste lillearhitektuuri uuringutega, mis mitte ainult ei tekita teaduslikku huvi, vaid võivad avaldada ka olulisi tagajärgi tulevasele põllumajandusele.