Genombrott inom växtforskning: Nya insikter om kornförädling!

Genombrott inom växtforskning: Nya insikter om kornförädling!

Biologer vid Heinrich Heine University Düsseldorf (HHU) har gjort betydande framsteg i forskningen om gräsets blomarkitektur. Dessa innovationer kan spela en nyckelroll för att förbättra jordbruksproduktionen. I ett i facktidningen Naturkommunikation I den publicerade studien identifierade forskare en specifik peptid och receptor som kontrollerar tillväxten av blomställningar i gräs, inklusive korn.

Gräsen har en mängd olika blomställningar, där korn kännetecknas av sina enklare blomställningar, som bildar sina korn på en kort axel, "rachilla". Studierna bygger på slutsatsen att formen på blomställningarna bestäms tidigt i växtutvecklingen av meristemens storlek, läge och livslängd. En signalväg som reglerar aktiviteten hos vissa meristemer i korn har nu upptäckts.

Påverkan av peptider och receptorer

Peptiden HvFCP1, som utsöndras av rachillaceller, spelar en central roll i denna process. Det interagerar med receptorn HvCLV1 för att kontrollera meristemtillväxt. Professor Dr. Jürgen Schmid och hans team fann att mutationer i generna för HvFCP1 eller HvCLV1 gör att blomställningarna och rachillaerna blir förstorade, vilket resulterar i flera blommor och korn från en rachilla. Intressant nog liknar dessa mutanter i sin arkitektur veteblomställningar.

Resultaten av denna forskning lägger grunden för nya förädlingsmetoder som är baserade på genomredigering och som därmed skulle kunna möjliggöra snabbare produktion av högavkastande växtsorter. Arbetet är en del av projektet "Cereal Stem Cell Systems" (CSCS) finansierat av German Research Foundation och Cluster of Excellence for Plant Research CEPLAS vid HHU.

Ytterligare forskningsresultat om öronbildning

Parallellt med denna utveckling rapporterade en internationell forskargrupp ledd av IPK-Leibniz Institute om mekanismerna för öronbildning i korn. Resultaten, publicerade i Aktuell biologi, visar att meristemaktivitet och differentiering är avgörande faktorer för blomställningsarkitektur. Karakteriseringen av en viss mutant, kallad barley ear flo.a, bekräftar fynden att genen HvALOG1 spelar en avgörande roll i regleringen av öronmeristem och gränsbildning mellan blomorgan.

Mutationer i HvALOG1 leder inte bara till ytterligare spikelet-bildning utan också till sammansmältning av blomorgan. Dessa fynd är viktiga i jämförelse med vete eftersom identifieringen av vetegenen ALOG-1 och dess funktion i en parallell studie visar hur nära dessa forskningsområden är sammanlänkade.

Inflytandet av teknisk avel

Studierna som nämns ovan illustrerar den långsiktiga utvecklingen inom växtförädling, som har letat efter sätt att öka genetisk variation i decennier. Medan urvalet av nya växtsorter med önskvärda egenskaper traditionellt har begränsats av naturliga genetiska förändringar, erbjuder nyare tekniker som mutationsförädling lovande framsteg. Sedan 1950-talet har uppfödare använt metoder som joniserande strålning och kemikalier för att införa genetiska modifieringar.

Mutationsavel anses vara en konventionell avelsmetod och är inte föremål för gentekniklag. Dessa metoder har lett till utvecklingen av framgångsrika grödor, vilket resulterat i över 3 000 röntgen- eller gammarelaterade mutantvarianter listade i den gemensamma FAO/IAEA-databasen. Några exempel på framgångsrika sorter är:

• 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.

Dessa framgångsrika utvecklingar inom växtforskning är direkt relaterade till aktuella studier om blomsterarkitektur, som inte bara genererar vetenskapligt intresse utan också kan få viktiga konsekvenser för framtida jordbruk.