Gjennombrudd innen planteforskning: Ny innsikt i byggforedling!

Gjennombrudd innen planteforskning: Ny innsikt i byggforedling!

Biologer ved Heinrich Heine-universitetet i Düsseldorf (HHU) har gjort betydelige fremskritt i forskning på blomsterarkitekturen til gress. Disse innovasjonene kan spille en nøkkelrolle i å forbedre landbruksproduksjonen. I en i fagbladet Naturkommunikasjon I den publiserte studien identifiserte forskere et spesifikt peptid og reseptor som kontrollerer veksten av blomsterstander i gress, inkludert bygg.

Gressene har en rekke blomsterstandsformer, med bygg preget av sine enklere blomsterstander, som danner kornene deres på en kort akse, "rachillaen". Studiene er basert på konklusjonen om at formen på blomsterstandene bestemmes tidlig i planteutviklingen av meristemens størrelse, plassering og levetid. En signalvei som regulerer aktiviteten til visse meristemer i bygg er nå oppdaget.

Påvirkning av peptider og reseptorer

Peptidet HvFCP1, utskilt av rachillaceller, spiller en sentral rolle i denne prosessen. Den samhandler med reseptoren HvCLV1 for å kontrollere meristemvekst. Professor Dr. Jürgen Schmid og teamet hans fant at mutasjoner i genene for HvFCP1 eller HvCLV1 forårsaker at blomsterstandene og rachillaene blir forstørret, noe som resulterer i flere blomster og korn fra én rachilla. Interessant nok ligner disse mutantene i arkitektur på hveteblomsterstander.

Resultatene av denne forskningen legger grunnlaget for nye avlsmetoder som er basert på genomredigering og kan dermed muliggjøre raskere produksjon av høytytende plantesorter. Arbeidet er en del av prosjektet "Cereal Stem Cell Systems" (CSCS) finansiert av den tyske forskningsstiftelsen og Cluster of Excellence for Plant Research CEPLAS ved HHU.

Ytterligere forskningsresultater om øredannelse

Parallelt med denne utviklingen rapporterte et internasjonalt forskerteam ledet av IPK-Leibniz Institute om mekanismene for øredannelse i bygg. Resultatene, publisert i Nåværende biologi, viser at meristemaktivitet og differensiering er avgjørende faktorer for blomsterstandsarkitektur. Karakteriseringen av en bestemt mutant, kalt byggøre flo.a, bekrefter funn om at genet HvALOG1 spiller en avgjørende rolle i reguleringen av øremeristemet og grensedannelse mellom blomsterorganer.

Mutasjoner i HvALOG1 fører ikke bare til ytterligere spikelet-dannelse, men også til sammensmelting av blomsterorganer. Disse funnene er viktige sammenlignet med hvete fordi identifiseringen av hvete-genet ALOG-1 og dets funksjon i en parallell studie viser hvor nært disse forskningsområdene henger sammen.

Påvirkning av teknisk avl

Studiene nevnt ovenfor illustrerer den langsiktige utviklingen innen planteforedling, som har lett etter måter å øke genetisk variasjon i flere tiår. Mens utvalget av nye plantesorter med ønskelige egenskaper tradisjonelt har vært begrenset av naturlige genetiske endringer, gir nyere teknikker som mutasjonsavl lovende fremskritt. Siden 1950-tallet har oppdrettere brukt metoder som ioniserende stråling og kjemikalier for å innføre genetiske modifikasjoner.

Mutasjonsavl regnes som en konvensjonell avlsmetode og er ikke underlagt lov om genteknologi. Disse metodene har ført til utviklingen av vellykkede avlinger, noe som har resultert i over 3000 røntgen- eller gamma-relaterte mutante varianter oppført i den felles FAO/IAEA-databasen. Noen eksempler på vellykkede varianter er:

• 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.

Disse vellykkede utviklingene innen planteforskning er direkte relatert til nåværende studier av blomsterarkitektur, som ikke bare genererer vitenskapelig interesse, men også kan ha viktige konsekvenser for fremtidig landbruk.