Przełom w badaniach nad roślinami: nowe spojrzenie na hodowlę jęczmienia!

Przełom w badaniach nad roślinami: nowe spojrzenie na hodowlę jęczmienia!

Biolodzy z Uniwersytetu Heinricha Heinego w Düsseldorfie (HHU) poczynili znaczne postępy w badaniach nad architekturą kwiatową traw. Innowacje te mogą odegrać kluczową rolę w poprawie produkcji rolnej. In one in the specialist magazine Komunikacja przyrodnicza W opublikowanym badaniu naukowcy zidentyfikowali specyficzny peptyd i receptor kontrolujący wzrost kwiatostanów traw, w tym jęczmienia.

Trawy mają różnorodne formy kwiatostanów, przy czym jęczmień charakteryzuje się prostszymi kwiatostanami, które tworzą ziarna na krótkiej osi, zwanej „rachillą”. Badania opierają się na wniosku, że kształt kwiatostanów jest zdeterminowany już na wczesnym etapie rozwoju roślin przez wielkość, położenie i długość życia merystemów. Obecnie odkryto szlak sygnalizacyjny regulujący aktywność niektórych merystemów jęczmienia.

Wpływ peptydów i receptorów

Główną rolę w tym procesie odgrywa peptyd HvFCP1, wydzielany przez komórki rachilli. Oddziałuje z receptorem HvCLV1, kontrolując wzrost merystemu. Profesor dr Jürgen Schmid i jego zespół odkryli, że mutacje w genach HvFCP1 lub HvCLV1 powodują powiększenie kwiatostanów i rachilli, w wyniku czego z jednej rachilli powstaje wiele kwiatów i ziaren. Co ciekawe, mutanty te mają podobną architekturę do kwiatostanów pszenicy.

Wyniki tych badań kładą podwaliny pod nowe podejścia do hodowli, które opierają się na edycji genomu i mogą w ten sposób umożliwić szybszą produkcję wysokowydajnych odmian roślin. Praca jest częścią projektu „Cereal Stem Cell Systems” (CSCS) finansowanego przez Niemiecką Fundację Badawczą i Klaster Doskonałości w zakresie Badań nad Roślinami CEPLAS w HHU.

Dodatkowe wyniki badań nad tworzeniem się uszu

Równolegle do tych wydarzeń międzynarodowy zespół badawczy kierowany przez Instytut IPK-Leibniz przedstawił raport na temat mechanizmów tworzenia kłosów u jęczmienia. Wyniki opublikowane w Aktualna biologia pokazują, że aktywność i różnicowanie merystemu są kluczowymi czynnikami dla architektury kwiatostanów. Charakterystyka konkretnego mutanta, zwanego flo.a jęczmienia, potwierdza ustalenia, że ​​gen HvALOG1 odgrywa kluczową rolę w regulacji merystemu kłosa i tworzeniu granic między organami kwiatowymi.

Mutacje w HvALOG1 prowadzą nie tylko do tworzenia dodatkowych kłosków, ale także do fuzji organów kwiatowych. Odkrycia te są ważne w porównaniu z pszenicą, ponieważ identyfikacja genu pszenicy ALOG-1 i jego funkcji w równoległych badaniach pokazuje, jak ściśle te obszary badawcze są ze sobą powiązane.

Wpływ hodowli technicznej

Wspomniane badania ilustrują długoterminowy rozwój hodowli roślin, która od kilkudziesięciu lat poszukuje sposobów na zwiększenie zmienności genetycznej. Chociaż wybór nowych odmian roślin o pożądanych cechach był tradycyjnie ograniczony naturalnymi zmianami genetycznymi, nowsze techniki, takie jak hodowla mutacyjna, oferują obiecujące postępy. Od lat pięćdziesiątych XX wieku hodowcy stosują takie metody, jak promieniowanie jonizujące i środki chemiczne w celu wprowadzenia modyfikacji genetycznych.

Hodowla mutacyjna jest uważana za konwencjonalną metodę hodowli i nie podlega przepisom dotyczącym inżynierii genetycznej. Metody te doprowadziły do ​​uzyskania udanych upraw, w wyniku czego we wspólnej bazie danych FAO/MAEA znalazło się ponad 3000 odmian zmutowanych pod kątem promieni rentgenowskich lub związanych z promieniowaniem gamma. Oto kilka przykładów udanych odmian:

• 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.

Te pomyślne osiągnięcia w badaniach nad roślinami są bezpośrednio powiązane z bieżącymi badaniami nad architekturą kwiatową, które nie tylko budzą zainteresowanie naukowe, ale mogą również mieć ważne konsekwencje dla przyszłego rolnictwa.