Proveržis augalų tyrimuose: naujos įžvalgos apie miežių veisimą!

Proveržis augalų tyrimuose: naujos įžvalgos apie miežių veisimą!

Diuseldorfo Heinricho Heine universiteto (HHU) biologai padarė didelę pažangą tirdami žolių gėlių architektūrą. Šios naujovės galėtų atlikti pagrindinį vaidmenį gerinant žemės ūkio gamybą. Viename specializuotame žurnale Gamtos komunikacijos Paskelbtame tyrime mokslininkai nustatė specifinį peptidą ir receptorių, kurie kontroliuoja žolių, įskaitant miežius, žiedynų augimą.

Žolės turi įvairių žiedynų formų, o miežiams būdingi paprastesni žiedynai, kurie formuoja savo grūdus trumpoje ašyje – „rachilla“. Tyrimai paremti išvada, kad žiedynų formą augalo vystymosi pradžioje lemia meristemų dydis, padėtis ir gyvenimo trukmė. Dabar buvo atrastas signalizacijos kelias, reguliuojantis tam tikrų meristemų aktyvumą miežiuose.

Peptidų ir receptorių įtaka

Peptidas HvFCP1, kurį išskiria rachilla ląstelės, atlieka pagrindinį vaidmenį šiame procese. Jis sąveikauja su receptoriumi HvCLV1, kad kontroliuotų meristemų augimą. Profesorius daktaras Jürgenas Schmidas ir jo komanda išsiaiškino, kad dėl HvFCP1 arba HvCLV1 genų mutacijų padidėja žiedynai ir žiedynai, todėl iš vienos rachilos atsiranda daug gėlių ir grūdų. Įdomu tai, kad šie mutantai savo architektūra yra panašūs į kviečių žiedynus.

Šio tyrimo rezultatai sudaro pagrindą naujiems veisimo metodams, kurie yra pagrįsti genomo redagavimu ir gali padėti greičiau gaminti derlingas augalų veisles. Darbas yra dalis „Javų kamieninių ląstelių sistemų“ (CSCS) projekto, kurį finansuoja Vokietijos tyrimų fondas ir Augalų tyrimų kompetencijos klasteris CEPLAS HHU.

Papildomi ausų formavimosi tyrimų rezultatai

Lygiagrečiai su šiais pokyčiais tarptautinė tyrimų grupė, vadovaujama IPK-Leibnizo instituto, pranešė apie miežių ausies formavimo mechanizmus. Rezultatai, paskelbti m Dabartinė biologija, rodo, kad meristemų aktyvumas ir diferenciacija yra esminiai žiedyno architektūros veiksniai. Tam tikro mutanto, vadinamo miežių ausies flo.a, apibūdinimas patvirtina išvadas, kad genas HvALOG1 vaidina lemiamą vaidmenį reguliuojant ausies meristemą ir formuojant ribą tarp gėlių organų.

HvALOG1 mutacijos lemia ne tik papildomą smaigalio susidarymą, bet ir gėlių organų susiliejimą. Šios išvados yra svarbios, palyginti su kviečiais, nes kviečių geno ALOG-1 identifikavimas ir jo funkcija lygiagrečiame tyrime rodo, kaip glaudžiai šios tyrimų sritys yra tarpusavyje susijusios.

Techninio veisimo įtaka

Aukščiau paminėti tyrimai iliustruoja ilgalaikę augalų veisimo plėtrą, kuri dešimtmečius ieško būdų, kaip padidinti genetinę variaciją. Nors naujų augalų veislių, turinčių pageidaujamų savybių, atranką tradiciškai riboja natūralūs genetiniai pokyčiai, naujesni metodai, tokie kaip mutacijų veisimas, siūlo daug žadančią pažangą. Nuo šeštojo dešimtmečio veisėjai naudojo tokius metodus, kaip jonizuojanti spinduliuotė ir cheminės medžiagos, kad įvestų genetines modifikacijas.

Mutacijų veisimas laikomas tradiciniu veisimo metodu ir jam netaikomi genų inžinerijos įstatymai. Dėl šių metodų buvo sukurti sėkmingi pasėliai, kurių rezultatas – daugiau nei 3000 su rentgeno spinduliais ar gama susijusių mutantų veislių, įtrauktų į Jungtinę FAO/TATENA duomenų bazę. Keletas sėkmingų veislių pavyzdžių:

• 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.

Šie sėkmingi augalų tyrimų pokyčiai yra tiesiogiai susiję su dabartiniais gėlių architektūros tyrimais, kurie ne tik sukelia mokslinį susidomėjimą, bet ir gali turėti svarbių pasekmių būsimam žemės ūkiui.