Naukowcy z University of Maryland (UMD) odkryli gen, który sprawia, że rzadka odmiana pszenicy wytwarza trzy słupki na kwiat zamiast jednego. Ponieważ każdy słupek może potencjalnie przekształcić się w ziarno pszenicy, gen ten może pomóc rolnikom w zebraniu znacznie większej ilości pszenicy z akra.
Pszenica, uprawiana w ponad 120 krajach, jest jedną z najważniejszych upraw podstawowych na świecie, zapewniającą pożywienie miliardom ludzi każdego dnia.
Specyficzna cecha wytwarzania trzech słupków na kwiat została pierwotnie odkryta u mutanta pszenicy zwyczajnej
Specyficzna cecha wytwarzania trzech słupków na kwiat została pierwotnie odkryta u spontanicznie występującego mutanta pszenicy zwyczajnej chlebowej, twierdzą naukowcy. Nie było jednak jasne, jakie zmiany genetyczne doprowadziły do powstania nowej cechy. Zespół UMD stworzył bardzo szczegółową mapę DNA pszenicy wielosłupkowej i porównał ją z pszenicą zwyczajną.
W pszenicy wielosłupkowej „włączony” został normalnie uśpiony gen (WUS-D1)
Odkryli, że w pszenicy wielosłupkowej „włączony” został normalnie uśpiony gen WUSCHEL-D1 (WUS-D1). Aktywność WUS-D1 na wczesnym etapie rozwoju kwiatów powoduje powiększenie tkanek budujących kwiaty, umożliwiając im produkcję dodatkowych żeńskich części, takich jak słupki czy zalążnie.
Aktywując gen WUS-D1 można zaprojektować nowe odmiany pszenicy
Jeśli hodowcy będą w stanie kontrolować lub naśladować tę sztuczkę genetyczną polegającą na aktywacji WUS-D1, będą mogli zaprojektować nowe odmiany pszenicy, które będą wytwarzać więcej ziaren z rośliny, twierdzą naukowcy, zauważając, że nawet niewielki wzrost liczby ziaren z rośliny może przełożyć się na ogromny wzrost podaży żywności w skali globalnej.
„Dokładne określenie podłoża genetycznego tej cechy otwiera hodowcom drogę do włączenia jej do nowych odmian pszenicy, potencjalnie zwiększając liczbę ziaren w kłosie i całkowity plon” – powiedział Vijay Tiwari, profesor nadzwyczajny nauk o roślinach na Uniwersytecie Maryland w Maryland i współautor badania.
„Wykorzystując zestaw narzędzi do edycji genów, możemy teraz skupić się na dalszym ulepszaniu tej cechy w celu zwiększenia plonów pszenicy. To odkrycie otwiera ekscytującą drogę do opracowania opłacalnej hybrydowej pszenicy”.
Odkrycie pozwoli zwiększyć produkcję bez konieczności zwiększania powierzchni, wody i nawozów
W związku ze stale rosnącym globalnym popytem na pszenicę, zmiany klimatu, ograniczone zasoby gruntów rolnych i wzrost populacji utrudniają zwiększanie produkcji tradycyjnymi metodami. Naukowcy twierdzą, że to odkrycie może dać hodowcom potężne nowe narzędzie do zwiększania plonów bez konieczności zwiększania powierzchni ziemi, wody i nawozów.
Odkrycie WUS-D1 może również doprowadzić do opracowania podobnych wielosłupkowych odmian innych zbóż, jak zauważono w badaniu.
Artykuł został opublikowany 14 października w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences.
