Prelom vo výskume rastlín: Nové pohľady na šľachtenie jačmeňa!

Prelom vo výskume rastlín: Nové pohľady na šľachtenie jačmeňa!

Biológovia z Univerzity Heinricha Heineho v Düsseldorfe (HHU) výrazne pokročili vo výskume kvetinovej architektúry tráv. Tieto inovácie by mohli zohrať kľúčovú úlohu pri zlepšovaní poľnohospodárskej výroby. V jednom v odbornom časopise Prírodné komunikácie V publikovanej štúdii vedci identifikovali špecifický peptid a receptor, ktorý riadi rast kvetenstva v trávach vrátane jačmeňa.

Trávy majú rôzne formy kvetenstva, pričom jačmeň je charakteristický svojimi jednoduchšími kvetenstvami, ktoré tvoria zrná na krátkej osi, „rachilla“. Štúdie sú založené na závere, že tvar kvetenstva je určený v ranom štádiu vývoja rastlín veľkosťou, polohou a životnosťou meristémov. Teraz bola objavená signálna dráha, ktorá reguluje aktivitu určitých meristémov v jačmeni.

Vplyv peptidov a receptorov

V tomto procese hrá ústrednú úlohu peptid HvFCP1, vylučovaný bunkami rachilla. Interaguje s receptorom HvCLV1 a kontroluje rast meristému. Profesor Dr. Jürgen Schmid a jeho tím zistili, že mutácie v génoch pre HvFCP1 alebo HvCLV1 spôsobujú, že súkvetia a rachillae sa zväčšujú, čo vedie k vzniku viacerých kvetov a zŕn z jednej rachilly. Je zaujímavé, že tieto mutanty sú svojou architektúrou podobné kvetenstvám pšenice.

Výsledky tohto výskumu položili základ pre nové šľachtiteľské prístupy, ktoré sú založené na úprave genómu a mohli by tak umožniť rýchlejšiu produkciu vysoko výnosných odrôd rastlín. Práca je súčasťou projektu „Cereal Stem Cell Systems“ (CSCS) financovaného Nemeckou výskumnou nadáciou a Cluster of Excellence for Plant Research CEPLAS na HHU.

Ďalšie výsledky výskumu o tvorbe uší

Súbežne s týmto vývojom medzinárodný výskumný tím vedený inštitútom IPK-Leibniz informoval o mechanizmoch tvorby klasov v jačmeni. Výsledky zverejnené v r Súčasná biológia ukazujú, že meristémová aktivita a diferenciácia sú rozhodujúce faktory pre architektúru kvetenstva. Charakterizácia konkrétneho mutanta, nazývaného jačmenný klas flo.a, potvrdzuje zistenia, že gén HvALOG1 hrá kľúčovú úlohu pri regulácii ušného meristému a tvorby hraníc medzi kvetinovými orgánmi.

Mutácie v HvALOG1 vedú nielen k ďalšej tvorbe kláskov, ale aj k splynutiu kvetinových orgánov. Tieto zistenia sú dôležité v porovnaní s pšenicou, pretože identifikácia pšeničného génu ALOG-1 a jeho funkcie v paralelnej štúdii ukazuje, ako úzko sú tieto výskumné oblasti prepojené.

Vplyv technického chovu

Vyššie uvedené štúdie ilustrujú dlhodobý vývoj v šľachtení rastlín, ktoré už desaťročia hľadá spôsoby, ako zvýšiť genetickú variáciu. Zatiaľ čo výber nových odrôd rastlín s požadovanými vlastnosťami bol tradične obmedzený prirodzenými genetickými zmenami, novšie techniky, ako je šľachtenie mutácií, ponúkajú sľubné pokroky. Od 50. rokov 20. storočia chovatelia používali metódy ako ionizujúce žiarenie a chemikálie na zavádzanie genetických modifikácií.

Mutačné šľachtenie sa považuje za konvenčnú metódu šľachtenia a nepodlieha zákonom o genetickom inžinierstve. Tieto metódy viedli k vývoju úspešných plodín, ktorých výsledkom je viac ako 3 000 röntgenových alebo gama príbuzných mutantných odrôd uvedených v spoločnej databáze FAO/IAEA. Niektoré príklady úspešných odrôd sú:

• 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.

Tento úspešný vývoj vo výskume rastlín priamo súvisí so súčasnými štúdiami o kvetinovej architektúre, ktoré nielenže vyvolávajú vedecký záujem, ale môžu mať aj dôležité dôsledky pre budúce poľnohospodárstvo.