Kasvitutkimuksen läpimurto: Uusia näkemyksiä ohran jalostukseen!

Kasvitutkimuksen läpimurto: Uusia näkemyksiä ohran jalostukseen!

Heinrich Heinen yliopiston Düsseldorfin (HHU) biologit ovat edistyneet merkittävästi ruohojen kukka-arkkitehtuurin tutkimuksessa. Näillä innovaatioilla voi olla keskeinen rooli maataloustuotannon parantamisessa. Eräässä erikoislehdessä Luontoviestintä Julkaistussa tutkimuksessa tutkijat tunnistivat spesifisen peptidin ja reseptorin, jotka säätelevät kukintojen kasvua ruohoissa, ohra mukaan lukien.

Heinillä on erilaisia ​​kukintomuotoja, ja ohralle on ominaista sen yksinkertaisemmat kukinnot, jotka muodostavat jyvät lyhyelle akselille, "rachillalle". Tutkimukset perustuvat siihen johtopäätökseen, että kukintojen muoto määräytyy kasvin kehityksen varhaisessa vaiheessa meristeemien koon, sijainnin ja elinajan mukaan. Nyt on löydetty signalointireitti, joka säätelee ohran tiettyjen meristeemien aktiivisuutta.

Peptidien ja reseptorien vaikutus

Rachillasolujen erittämä peptidi HvFCP1 on keskeisessä roolissa tässä prosessissa. Se on vuorovaikutuksessa HvCLV1-reseptorin kanssa meristeemin kasvun säätelemiseksi. Professori tohtori Jürgen Schmid ja hänen ryhmänsä havaitsivat, että HvFCP1- tai HvCLV1-geenien mutaatiot aiheuttavat kukintojen ja rakkuloiden laajentumisen, jolloin yhdestä rachillasta syntyy useita kukkia ja jyviä. Mielenkiintoista on, että nämä mutantit ovat arkkitehtuuriltaan samanlaisia ​​kuin vehnäkukinnot.

Tämän tutkimuksen tulokset luovat pohjan uusille jalostusmenetelmille, jotka perustuvat genomieditointiin ja voivat siten mahdollistaa korkeatuottoisten kasvilajikkeiden nopeamman tuotannon. Työ on osa "Cereal Stem Cell Systems" (CSCS) -projektia, jota rahoittavat Saksan tutkimussäätiö ja Cluster of Excellence for Plant Research CEPLAS HHU:ssa.

Lisätutkimustuloksia korvan muodostumisesta

Samanaikaisesti tämän kehityksen kanssa IPK-Leibniz Instituten johtama kansainvälinen tutkimusryhmä raportoi ohran korvanmuodostuksen mekanismeista. Tulokset, julkaistu v Nykyinen biologia, osoittavat, että meristeemiaktiivisuus ja erilaistuminen ovat keskeisiä tekijöitä kukinnan arkkitehtuurille. Tietyn mutantin, nimeltään ohrakorva flo.a, karakterisointi vahvistaa havainnot, joiden mukaan HvALOG1-geenillä on ratkaiseva rooli korvan meristeemin säätelyssä ja kukkaelinten välisen rajan muodostumisessa.

HvALOG1:n mutaatiot eivät johda vain lisäpiikkien muodostumiseen, vaan myös kukkaelinten fuusioimiseen. Nämä havainnot ovat tärkeitä vehnään verrattuna, koska vehnägeenin ALOG-1 ja sen toiminnan tunnistaminen rinnakkaistutkimuksessa osoittaa, kuinka läheisesti nämä tutkimusalueet liittyvät toisiinsa.

Teknisen jalostuksen vaikutus

Edellä mainitut tutkimukset kuvaavat kasvinjalostuksen pitkäjänteistä kehitystä, joka on vuosikymmeniä etsinyt tapoja lisätä geneettistä vaihtelua. Vaikka uusien kasvilajikkeiden valintaa, joilla on toivotut ominaisuudet, ovat perinteisesti rajoittaneet luonnolliset geneettiset muutokset, uudemmat tekniikat, kuten mutaatiojalostus, tarjoavat lupaavia edistysaskeleita. Kasvattajat ovat 1950-luvulta lähtien käyttäneet menetelmiä, kuten ionisoivaa säteilyä ja kemikaaleja geneettisten muunnelmien käyttöönotossa.

Mutaatiojalostusta pidetään tavanomaisena jalostusmenetelmänä, eikä se ole geenitekniikan lain alainen. Nämä menetelmät ovat johtaneet menestyksekkäiden viljelykasvien kehittämiseen, mikä on johtanut yli 3 000 röntgen- tai gammaan liittyvään mutanttilajikkeeseen, jotka on listattu FAO:n/IAEA:n yhteiseen tietokantaan. Joitakin esimerkkejä menestyneistä lajikkeista ovat:

• 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.

Nämä kasvitutkimuksen onnistuneet kehityssuunnat liittyvät suoraan nykyisiin kukka-arkkitehtuurin tutkimuksiin, jotka eivät ainoastaan ​​herätä tieteellistä mielenkiintoa, vaan voivat myös olla merkittäviä seurauksia tulevaisuuden maataloudelle.