Ny genetisk variation fra gamle og eksotiske sorter til miljøvenlig hvededyrkning

Genbanker verden over yder et vigtigt bidrag til bevarelsen af ​​den biologiske mangfoldighed. Alene i Federal Ex situ Gene Bank på IPK Leibniz Institute er mere end 150.000 gamle sorter bevaret. Udover negative egenskaber besidder gamle og eksotiske sorter mange værdifulde genvarianter, som er gået tabt i moderne sorter, men som kan være afgørende for planteproduktionen i fremtiden. Men hvordan kan denne skjulte skat af værdifuld biodiversitet udnyttes til landbruget?

Det er spørgsmålet, som et forskerhold ledet af IPK har undersøgt. I en tværfaglig tilgang, der involverer planteavlere, plantegenetikere, plantepatologer og bioinformatikere, lykkedes det dem at opdage ny biodiversitet fra gamle sorter til udbytteevne og modstandsdygtighed over for gulrustangreb for at udnytte den til afgrødeproduktion. Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Genetics .

Takket være den kontinuerlige finansiering af arbejdet over seks år indtil videre af Forbundsministeriet for Uddannelse og Forskning, var det muligt at teste IPK Leibniz Instituttets omfattende samling af gamle hvedesorter for deres udbytteevne og modstandsdygtighed over for gulrust i laboratoriet, men også i markforsøg.

"Dette krævede et logistisk mesterskab fra alle projektdeltagere og mange innovative tilgange til at evaluere potentialet af de gamle sorter uden forstyrrende effekter," siger Dr. Albert Schulthess, førsteforfatter af undersøgelsen. For at bestemme udbyttepotentialet blev de gamle sorter krydset med f.eks. tilpassede elitesorter. Først da blev de gamle sorters udbyttepotentiale tydeligt synlige.

Og det er ikke alt:Forskerne brugte resultaterne til at udvikle brolinjer til hvedeavl fra lovende gamle sorter ved at krydse dem med nuværende sorter. Præstationen af ​​det resulterende afkom overraskede forskerne:"Vi observerede højere udbytter i nogle brolinjer sammenlignet med vigtige nuværende elitesorter," siger Dr. Albert Schulthess, videnskabsmand i forskningsgruppen "Quantitative Genetics".

Prof. Dr. Jochen Reif, koordinator for konsortiet og leder af forskningsgruppen, er overbevist om, at takket være involveringen af ​​de to avlsselskaber kan elitepuljens biodiversitet øges ved at bruge ny værdifuld genetisk variation af brolinjerne :"Dette er af stor betydning for at tackle de enorme problemer, som klimaændringerne udgør for landbruget."

Resultaterne af undersøgelsen muliggør et stort skridt i retning af landbrug med mindre eller ingen pesticidbrug. "Gennem den omfattende sekventering af gamle og nye sorter i kombination med de værdifulde feltdata, var vi i stand til at identificere mulige nye genvarianter for resistens over for gulrustangreb," siger Dr. Albert Schulthess. Dette ville ikke have været muligt uden afkodningen af ​​hvedegenomet, hvor IPK Leibniz Instituttet spillede en ledende rolle.

"Med de nye genomregioner, vi opdagede i nogle få gamle varianter, kan vi diversificere immunsystemet af hvede," forklarer prof. Dr. Jochen Reif.

Der er dog stadig betydelige udfordringer at overvinde, før de nye resistensgener kan bruges i planteproduktionen. For eksempel skal resistensgenerne valideres og inkorporeres i baggrunden for elitelinjer. Ideelt set ville man samtidig opnå en dybere forståelse af karakteren af ​​forsvarets reaktion. Det vil gøre det muligt at bruge de nye resistenskilder på længere sigt. + Udforsk yderligere

Ny undersøgelse identificerer hvedesorter, der modstår den destruktive striberustsygdom