Revoluție în cercetarea plantelor: noi perspective asupra creșterii orzului!

Revoluție în cercetarea plantelor: noi perspective asupra creșterii orzului!

Biologii de la Universitatea Heinrich Heine Düsseldorf (HHU) au făcut progrese semnificative în cercetarea arhitecturii florale a ierburilor. Aceste inovații ar putea juca un rol cheie în îmbunătățirea producției agricole. Într-una din revista de specialitate Comunicarea naturii În studiul publicat, oamenii de știință au identificat o peptidă și un receptor specific care controlează creșterea inflorescențelor în ierburi, inclusiv în orz.

Ierburile au o varietate de forme de inflorescență, orzul fiind caracterizat prin inflorescențele sale mai simple, care își formează boabele pe o axă scurtă, „rachila”. Studiile se bazează pe concluzia că forma inflorescențelor este determinată timpuriu în dezvoltarea plantelor de mărimea, poziția și durata de viață a meristemelor. Acum a fost descoperită o cale de semnalizare care reglează activitatea anumitor meristeme din orz.

Influența peptidelor și a receptorilor

Peptida HvFCP1, secretată de celulele rachilei, joacă un rol central în acest proces. Interacționează cu receptorul HvCLV1 pentru a controla creșterea meristemului. Profesorul Dr. Jürgen Schmid și echipa sa au descoperit că mutațiile în genele pentru HvFCP1 sau HvCLV1 determină creșterea inflorescențelor și a rahilelor, rezultând mai multe flori și boabe de la o rahila. Interesant este că acești mutanți sunt similari ca arhitectură cu inflorescențele de grâu.

Rezultatele acestei cercetări pun bazele pentru noi abordări de ameliorare care se bazează pe editarea genomului și ar putea astfel permite producția mai rapidă de soiuri de plante cu randament ridicat. Lucrarea face parte din proiectul „Sisteme de celule stem de cereale” (CSCS) finanțat de Fundația Germană de Cercetare și Clusterul de Excelență pentru Cercetarea Plantelor CEPLAS de la HHU.

Rezultate suplimentare ale cercetării privind formarea urechii

În paralel cu aceste evoluții, o echipă internațională de cercetare condusă de Institutul IPK-Leibniz a raportat despre mecanismele formării urechilor în orz. Rezultatele, publicate în Biologie actuală, arată că activitatea meristemului și diferențierea sunt factori cruciali pentru arhitectura inflorescenței. Caracterizarea unui anumit mutant, numit orz ear flo.a, confirmă descoperirile conform cărora gena HvALOG1 joacă un rol crucial în reglarea meristemului urechii și formarea graniței dintre organele florale.

Mutațiile în HvALOG1 duc nu numai la formarea suplimentară de spikelet, ci și la fuziunea organelor florale. Aceste constatări sunt importante în comparație cu grâul, deoarece identificarea genei de grâu ALOG-1 și funcția acesteia într-un studiu paralel arată cât de strâns sunt interconectate aceste domenii de cercetare.

Influența creșterii tehnice

Studiile menționate mai sus ilustrează dezvoltarea pe termen lung în ameliorarea plantelor, care de zeci de ani caută modalități de a crește variația genetică. În timp ce selecția de noi soiuri de plante cu trăsături de dorit a fost în mod tradițional limitată de schimbările genetice naturale, tehnicile mai noi, cum ar fi reproducerea prin mutații, oferă progrese promițătoare. Începând cu anii 1950, crescătorii au folosit metode precum radiațiile ionizante și substanțele chimice pentru a introduce modificări genetice.

Înmulțirea cu mutații este considerată o metodă convențională de reproducere și nu este supusă legii ingineriei genetice. Aceste metode au condus la dezvoltarea unor culturi de succes, rezultând peste 3.000 de soiuri mutante de raze X sau gama enumerate în baza de date comună FAO/AIEA. Câteva exemple de soiuri de succes sunt:

• 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.

Aceste evoluții de succes în cercetarea plantelor sunt direct legate de studiile actuale asupra arhitecturii florale, care nu numai că generează interes științific, ci ar putea avea și consecințe importante pentru viitoarea agricultură.