Izrāviens augu izpētē: jauns ieskats miežu audzēšanā!

Izrāviens augu izpētē: jauns ieskats miežu audzēšanā!

Diseldorfas Heinriha Heines universitātes (HHU) biologi ir guvuši ievērojamus panākumus zālāju ziedu arhitektūras pētījumos. Šiem jauninājumiem varētu būt galvenā loma lauksaimnieciskās ražošanas uzlabošanā. Vienā specializētajā žurnālā Dabas sakari Publicētajā pētījumā zinātnieki identificēja specifisku peptīdu un receptoru, kas kontrolē ziedkopu augšanu stiebrzālēs, tostarp miežos.

Zālēm ir dažādas ziedkopu formas, un miežiem ir raksturīgas vienkāršākas ziedkopas, kas veido graudus uz īsas ass, “rachilla”. Pētījumu pamatā ir secinājums, ka ziedkopu formu augu attīstības sākumā nosaka meristēmu lielums, novietojums un dzīves ilgums. Tagad ir atklāts signalizācijas ceļš, kas regulē noteiktu meristēmu aktivitāti miežos.

Peptīdu un receptoru ietekme

Peptīdam HvFCP1, ko izdala rachilla šūnas, ir galvenā loma šajā procesā. Tas mijiedarbojas ar receptoru HvCLV1, lai kontrolētu meristēmu augšanu. Profesors Dr. Jirgens Šmids un viņa komanda atklāja, ka HvFCP1 vai HvCLV1 gēnu mutācijas izraisa ziedkopu un rachillae paplašināšanos, kā rezultātā no vienas rachilas veidojas vairāki ziedi un graudi. Interesanti, ka šie mutanti pēc arhitektūras ir līdzīgi kviešu ziedkopām.

Šī pētījuma rezultāti veido pamatu jaunām selekcijas pieejām, kuru pamatā ir genoma rediģēšana un tādējādi varētu nodrošināt ātrāku augstražīgu augu šķirņu ražošanu. Darbs ir daļa no projekta “Graudaugu cilmes šūnu sistēmas” (CSCS), ko finansē Vācijas Pētniecības fonds un Augu pētniecības izcilības klasteris CEPLAS HHU.

Papildus pētījumu rezultāti par ausu veidošanos

Paralēli šiem notikumiem starptautiskā pētniecības grupa, kuru vadīja IPK-Leibnica institūts, ziņoja par miežu vārpu veidošanās mehānismiem. Rezultāti, kas publicēti Pašreizējā bioloģija, parāda, ka meristēmu aktivitāte un diferenciācija ir izšķiroši faktori ziedkopu arhitektūrā. Konkrēta mutanta, ko sauc par miežu auss flo.a, raksturojums apstiprina atklājumus, ka gēnam HvALOG1 ir izšķiroša nozīme auss meristēmas regulēšanā un robežu veidošanā starp ziedu orgāniem.

HvALOG1 mutācijas izraisa ne tikai papildu vārpiņu veidošanos, bet arī ziedu orgānu saplūšanu. Šie atklājumi ir svarīgi salīdzinājumā ar kviešiem, jo ​​kviešu gēna ALOG-1 identificēšana un tā funkcija paralēlā pētījumā parāda, cik cieši šīs pētniecības jomas ir savstarpēji saistītas.

Tehniskās audzēšanas ietekme

Iepriekš minētie pētījumi ilustrē augu selekcijas ilgtermiņa attīstību, kas gadu desmitiem ir meklējusi veidus, kā palielināt ģenētisko variāciju. Lai gan jaunu augu šķirņu atlasi ar vēlamām iezīmēm tradicionāli ierobežo dabiskas ģenētiskas izmaiņas, jaunākas metodes, piemēram, mutāciju selekcija, piedāvā daudzsološus sasniegumus. Kopš 1950. gadiem selekcionāri ir izmantojuši tādas metodes kā jonizējošs starojums un ķīmiskas vielas, lai ieviestu ģenētiskās modifikācijas.

Mutāciju audzēšana tiek uzskatīta par tradicionālu audzēšanas metodi, un uz to neattiecas gēnu inženierijas likums. Šīs metodes ir ļāvušas izveidot veiksmīgas kultūras, kā rezultātā ir izveidotas vairāk nekā 3000 ar rentgena stariem vai gamma saistītu mutantu šķirņu, kas uzskaitītas kopīgajā FAO/IAEA datubāzē. Daži veiksmīgu šķirņu piemēri ir:

• 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 veiksmīgie sasniegumi augu izpētē ir tieši saistīti ar pašreizējiem pētījumiem par ziedu arhitektūru, kas ne tikai rada zinātnisku interesi, bet arī var būtiski ietekmēt turpmāko lauksaimniecību.