Preboj v raziskavah rastlin: Nova spoznanja o žlahtnjenju ječmena!

Preboj v raziskavah rastlin: Nova spoznanja o žlahtnjenju ječmena!

Biologi na univerzi Heinrich Heine Düsseldorf (HHU) so dosegli pomemben napredek pri raziskovanju cvetlične arhitekture trav. Te inovacije bi lahko imele ključno vlogo pri izboljšanju kmetijske proizvodnje. V enem v strokovni reviji Nature Communications V objavljeni študiji so znanstveniki identificirali specifičen peptid in receptor, ki nadzorujeta rast socvetij v travah, vključno z ječmenom.

Trave imajo različne oblike socvetja, za ječmen pa so značilna enostavnejša socvetja, ki tvorijo zrna na kratki osi, »rachili«. Študije temeljijo na ugotovitvi, da obliko socvetja določajo zgodaj v razvoju rastline velikost, položaj in življenjska doba meristemov. Zdaj je bila odkrita signalna pot, ki uravnava aktivnost nekaterih meristemov v ječmenu.

Vpliv peptidov in receptorjev

Peptid HvFCP1, ki ga izločajo rahiline celice, igra osrednjo vlogo v tem procesu. Medsebojno deluje z receptorjem HvCLV1 za nadzor rasti meristema. Profesor dr. Jürgen Schmid in njegova ekipa so ugotovili, da mutacije v genih za HvFCP1 ali HvCLV1 povzročijo, da se socvetja in rahile povečajo, kar povzroči več cvetov in zrn iz ene rahile. Zanimivo je, da so ti mutanti po arhitekturi podobni socvetjem pšenice.

Rezultati te raziskave postavljajo temelje za nove pristope žlahtnjenja, ki temeljijo na urejanju genoma in bi tako lahko omogočili hitrejšo pridelavo visokorodnih rastlinskih sort. Delo je del projekta "Cereal Stem Cell Systems" (CSCS), ki ga financirata Nemška raziskovalna fundacija in Grozd odličnosti za raziskave rastlin CEPLAS pri HHU.

Dodatni rezultati raziskav o oblikovanju ušes

Vzporedno s tem razvojem je mednarodna raziskovalna skupina pod vodstvom Inštituta IPK-Leibniz poročala o mehanizmih nastanka klasov pri ječmenu. Rezultati, objavljeni v Trenutna biologija, show that meristem activity and differentiation are crucial factors for inflorescence architecture. Karakterizacija določenega mutanta, imenovanega flo.a ječmenovega ušesa, potrjuje ugotovitve, da ima gen HvALOG1 ključno vlogo pri regulaciji meristema ušesa in nastajanju meja med cvetnimi organi.

Mutacije v HvALOG1 ne vodijo samo do dodatne tvorbe klaskov, ampak tudi do zlitja cvetnih organov. Te ugotovitve so pomembne v primerjavi s pšenico, ker identifikacija pšeničnega gena ALOG-1 in njegove funkcije v vzporedni študiji kaže, kako tesno sta ti raziskovalni področji med seboj povezani.

Vpliv tehničnega žlahtnjenja

Zgoraj omenjene študije ponazarjajo dolgoročni razvoj žlahtnjenja rastlin, ki že desetletja išče načine za povečanje genetske variabilnosti. Medtem ko je bila izbira novih rastlinskih sort z zaželenimi lastnostmi tradicionalno omejena z naravnimi genetskimi spremembami, novejše tehnike, kot je žlahtnjenje mutacij, ponujajo obetaven napredek. Od leta 1950 so rejci uporabljali metode, kot so ionizirajoče sevanje in kemikalije, da bi uvedli genske spremembe.

Mutacijsko žlahtnjenje velja za konvencionalno žlahtniteljsko metodo in ni predmet zakona o genskem inženiringu. Te metode so pripeljale do razvoja uspešnih pridelkov, kar ima za posledico več kot 3000 mutantnih sort, povezanih z rentgenskimi žarki ali gama, navedenih v skupni bazi podatkov FAO/IAEA. Nekaj ​​primerov uspešnih sort je:

• 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.

Ta uspešen razvoj v raziskavah rastlin je neposredno povezan s trenutnimi študijami o cvetlični arhitekturi, ki ne le ustvarjajo znanstvenega zanimanja, ampak bi lahko imele tudi pomembne posledice za prihodnje kmetijstvo.