Proboj u istraživanju biljaka: Nova saznanja o oplemenjivanju ječma!

Proboj u istraživanju biljaka: Nova saznanja o oplemenjivanju ječma!

Biolozi sa Sveučilišta Heinrich Heine Düsseldorf (HHU) značajno su napredovali u istraživanju cvjetne arhitekture trava. Te bi inovacije mogle igrati ključnu ulogu u poboljšanju poljoprivredne proizvodnje. U jednom u stručnom časopisu Nature Communications U objavljenoj studiji znanstvenici su identificirali specifičan peptid i receptor koji kontroliraju rast cvatova u travama, uključujući ječam.

Trave imaju različite oblike cvatova, a ječam karakteriziraju jednostavniji cvatovi koji svoja zrna formiraju na kratkoj osi, "rachila". Studije se temelje na zaključku da je oblik cvatova određen u ranoj fazi razvoja biljke veličinom, položajem i životnim vijekom meristema. Sada je otkriven signalni put koji regulira aktivnost određenih meristema u ječmu.

Utjecaj peptida i receptora

Peptid HvFCP1, kojeg izlučuju stanice rahile, ima središnju ulogu u tom procesu. U interakciji je s receptorom HvCLV1 kako bi kontrolirao rast meristema. Profesor dr. Jürgen Schmid i njegov tim otkrili su da mutacije u genima za HvFCP1 ili HvCLV1 uzrokuju povećanje cvatova i rahila, što rezultira višestrukim cvjetovima i zrncima jedne rahile. Zanimljivo je da su ovi mutanti po svojoj arhitekturi slični cvatovima pšenice.

Rezultati ovog istraživanja postavljaju temelje za nove pristupe oplemenjivanju koji se temelje na uređivanju genoma te bi tako mogli omogućiti bržu proizvodnju visokoprinosnih biljnih sorti. Rad je dio projekta "Sustavi matičnih stanica žitarica" ​​(CSCS) kojeg financiraju Njemačka istraživačka zaklada i Klaster izvrsnosti za istraživanje biljaka CEPLAS pri HHU.

Dodatni rezultati istraživanja o formiranju uha

Paralelno s tim razvojem, međunarodni istraživački tim predvođen Institutom IPK-Leibniz izvijestio je o mehanizmima stvaranja klipa u ječmu. Rezultati, objavljeni u Current Biology, pokazuju da su aktivnost i diferencijacija meristema presudni čimbenici za arhitekturu cvatova. Karakterizacija određenog mutanta, nazvanog flo.a klipa ječma, potvrđuje nalaze da gen HvALOG1 igra ključnu ulogu u regulaciji meristema klipa i formiranju granica između cvjetnih organa.

Mutacije u HvALOG1 dovode ne samo do dodatnog stvaranja klasića već i do spajanja cvjetnih organa. Ova su otkrića važna u usporedbi s pšenicom jer identifikacija pšeničnog gena ALOG-1 i njegove funkcije u paralelnoj studiji pokazuje koliko su ta područja istraživanja međusobno povezana.

Utjecaj tehničkog uzgoja

Gore spomenute studije ilustriraju dugoročni razvoj oplemenjivanja biljaka, koje već desetljećima traži načine za povećanje genetske varijacije. Dok je izbor novih biljnih sorti s poželjnim svojstvima tradicionalno bio ograničen prirodnim genetskim promjenama, novije tehnike poput uzgoja mutacija nude obećavajući napredak. Od 1950-ih uzgajivači su koristili metode poput ionizirajućeg zračenja i kemikalija za uvođenje genetskih modifikacija.

Mutacijski uzgoj smatra se konvencionalnom metodom uzgoja i ne podliježe zakonu o genetičkom inženjeringu. Ove su metode dovele do razvoja uspješnih usjeva, što je rezultiralo s više od 3000 rendgenskih ili gama povezanih mutantnih sorti navedenih u zajedničkoj FAO/IAEA bazi podataka. Neki primjeri uspješnih sorti su:

• 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.

Ovaj uspješan razvoj u istraživanju biljaka izravno je povezan s aktualnim studijama o cvjetnoj arhitekturi, koje ne samo da izazivaju znanstveni interes, već bi mogle imati i važne posljedice za buduću poljoprivredu.