Opdagelse af afgrødegener kommer til roden af ​​fødevaresikkerhed

Forskere fra University of Queensland har opdaget, at et nøglegen, der styrer blomstringstiden i hvede- og bygafgrøder, også styrer plantens rodvækst.

Projektleder Dr. Lee Hickey fra Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation (QAAFI) sagde, at opdagelsen var et stort gennembrud i forståelsen af ​​genetikken i rodudvikling og kunne øge fødevaresikkerheden ved at give forskere mulighed for at avle afgrøder, der er bedre tilpasset en række miljøer.

"Hvede og byg er gamle afgrøder, og mennesker har dyrket dem i tusinder af år, " sagde Dr Hickey.

"I årenes løb, landmænd og på det seneste planteavlere, har gjort betydelige fremskridt med at udvælge overjordiske egenskaber, men har stort set ignoreret den 'skjulte halvdel' af planten – dens rødder.

"Vores opdagelse af, at VRN1-genet, som er kendt for at regulere blomstringen i hvede- og bygafgrøder, spiller også en rolle i plantens evne til at reagere på tyngdekraften, derved styrer rodvæksten og bestemmer rodsystemets overordnede form."

Dr. Hickey sagde, at denne uventede indsigt i VRN1-genets underjordiske funktioner har store konsekvenser for optimering af kornafgrøder, da afgrødesorter med forbedrede rodsystemer dramatisk kunne forbedre bedriftens produktivitet.

"En særlig variant af VRN1 i byg, kendt som Morex-allelen, fremkaldte samtidig tidlig blomstring og opretholdt en 'stejl, billigt og dybt rodsystem, " sagde Dr Hickey.

"Dette er spændende, fordi blomstringstiden er en vigtig drivkraft for udbyttet, og VRN1-genet ser ud til at tilbyde en dobbeltmekanisme, der ikke kun kunne øge afgrødeudbyttet, men også forbedre vand- og næringsopsamling gennem et dybere og mere effektivt rodsystem."

Rodgenopdagelsen var en del af et internationalt samarbejde med et team af forskere fra Justus Liebig Universitet i Tyskland, ledet af professor Rod Snowdon. Gruppen i Tyskland gav indsigt i genets involvering i at forme rodudvikling til vinterhvede dyrket i hele Europa, samt validering af rodadfærd i markforsøg.

En anden samarbejdspartner var Dr. Ben Trevaskis fra CSIRO, som leverede vigtige eksperimentelle hvede- og bygmaterialer, der var afgørende for at validere genets rolle i rodudvikling.

Ph.d.-studerende Hannah Robinson, sammen med Dr. Kai Voss-Fels, der for nylig har sluttet sig til QAAFI som forskningsstipendiat, var fælles førsteforfattere til undersøgelsen offentliggjort i denne uge i tidsskriftet Molecular Plant.

"Mens vores opdagelse er spændende, mere forskning er nødvendig for at identificere andre involverede nøglegener for effektivt at optimere rodvækst i fremtidige afgrøder for landmænd, " sagde fru Robinson.

"Også, vi skal bestemme den foretrukne rodsystemarkitektur for forskellige vækstområder, som vil hjælpe planteavlere med at udvikle mere produktive afgrøder, på trods af den øgede variation af fremtidige klimaer, " hun sagde.