Banebrydende ny teknologi sat til at accelerere den globale søgen efter afgrødeforbedring

Speed ​​avlsteknik sår frø af ny grøn revolution

Banebrydende ny teknologi skal fremskynde den globale søgen efter afgrødeforbedring i en udvikling, der afspejler den grønne revolution i efterkrigstiden.

Hurtigopdrætsplatformen udviklet af teams på John Innes Centre, University of Queensland og University of Sydney, bruger et drivhus eller et kunstigt miljø med forbedret belysning til at skabe intense dagslange regimer for at fremskynde søgen efter bedre præsterende afgrøder.

Ved at bruge teknikken, holdet har opnået hvedegenerering fra frø til frø på kun 8 uger. Disse resultater vises i dag i Natur Planter .

Det betyder, at det nu er muligt at dyrke så mange som 6 generationer hvede hvert år - en tredobling i forhold til de shuttle-avlsteknikker, som i dag anvendes af avlere og forskere.

Dr. Brande Wulff fra John Innes Centre, Norwich, en hovedforfatter på papiret, forklarer, hvorfor hastighed er af essensen:

"Globalt, vi står over for en kæmpe udfordring i at avle højere ydende og mere modstandsdygtige afgrøder. At være i stand til at cykle gennem flere generationer på kortere tid vil give os mulighed for hurtigere at skabe og teste genetiske kombinationer, leder efter de bedste kombinationer til forskellige miljøer."

I mange år er forbedringsraterne for adskillige basisafgrøder gået i stå, fører til en betydelig hindring i bestræbelserne på at brødføde den voksende globale befolkning og imødegå virkningerne af klimaændringer.

Hurtigopdræt, siger Dr Wulff, tilbyder en potentiel ny løsning på en global udfordring for det 21. århundrede.

"Folk sagde, at du måske er i stand til at cykle planter hurtigt, men de vil se små og ubetydelige ud, og sæt kun nogle få frø. Faktisk, den nye teknologi skaber planter, der ser bedre ud og er sundere end dem, der bruger standardbetingelser. En kollega kunne ikke tro det, da han første gang så resultaterne."

Det spændende gennembrud har potentialet til at rangere, med hensyn til effekt, sideløbende med shuttle-avlsteknikkerne, der blev introduceret efter anden verdenskrig som en del af den grønne revolution.

Dr. Wulff fortsætter med at sige:"Jeg vil gerne tro, at om 10 år fra nu kan du gå ind på en mark og pege på planter, hvis egenskaber og egenskaber blev udviklet ved hjælp af denne teknologi."

Denne teknik bruger fuldt kontrollerede vækstmiljøer og kan også skaleres op til at fungere i et standard glashus. Den bruger LED-lys, der er optimeret til at hjælpe med fotosyntese i intensive regimer på op til 22 timer om dagen.

LED-lys reducerer omkostningerne betydeligt sammenlignet med natriumdamplamper, som længe har været i udbredt brug, men som er ineffektive, fordi de genererer meget varme og udsender lys af dårlig kvalitet.

Det internationale hold beviser også, at hurtigforædlingsteknikken kan bruges til en række vigtige afgrøder. De har opnået op til 6 generationer om året for brødhvede, durum hvede, byg, ært, og kikærter; og fire generationer for raps (en form for raps). Dette er en betydelig stigning sammenlignet med udbredte kommercielle avlsteknikker.

Hurtigopdræt, når de anvendes sammen med konventionelle feltbaserede teknikker, kan være et vigtigt værktøj til at muliggøre fremskridt i forståelsen af ​​afgrøders genetik.

"Hastighedsforædling som platform kan kombineres med mange andre teknologier såsom CRISPR-genredigering for at komme hurtigere frem til slutresultatet, " forklarer Dr. Lee Hickey fra University of Queensland.

Undersøgelsen viser, at egenskaber som plantepatogeninteraktioner, planteform og struktur, og blomstringstiden kan studeres i detaljer og gentages ved hjælp af teknologien.

Hurtigavlsteknologien er blevet hilst velkommen af ​​hvedeavlere, som er blevet tidlige adoptanter.

Ruth Bryant, Hvedepatolog hos RAGT Seeds Ltd, Essex, Storbritannien, sagde:"Opdrættere er altid på udkig efter måder at fremskynde processen med at få en sort på markedet, så vi er virkelig interesserede i konceptet med speed avl. Vi arbejder tæt sammen med Dr. Wulffs gruppe på John Innes Center for at udvikle denne metode i kommercielle rammer."

Dr Allan Rattey, en hvedeafgrødeavler med det australske firma Dow AgroSciences, har brugt teknologien til at avle hvede med tolerance over for spiring før høst (PHS), et stort problem i Australien.

"Miljøkontrol for effektiv PHS-screening og den lange tid, det tager at cykle gennem flere cyklusser med tilbagevendende udvælgelse, var store flaskehalse. Hurtigopdræt og målrettet udvælgelsesplatform har ført til store gevinster for begge disse bekymringsområder."