Ny undersøgelse knækker koden til at øge kornstørrelsen og reducere kalken i ris

Forbedring af udbyttet af riskorn og forbedring af deres udseende er et centralt synspunkt for risdyrkning. Nu har en gruppe forskere fra Kina identificeret en genvariant, der er til stede i vilde ris, der kontrollerer længden, bredden og kalken af ​​riskorn. Introduktionen af ​​denne variant, kaldet gl9, kunne hjælpe med at forædle nye rissorter med højt kornudbytte og et ønskeligt udseende.

Ris er en basisfødevare for millioner af mennesker over hele verden. Fremskridt inden for genetik og avlsvidenskab har moderniseret risdyrkningen, hvilket har ført til forbedringer i kornvægt, en vigtig determinant for både kornudbytte og udseendekvalitet i ris.

Undersøgelser med fokus på kvantitative egenskabsloci (QTL) - små DNA-regioner, der kontrollerer faktorer som kornstørrelse, længde og form - har været i spidsen for disse fremskridt. Ved at identificere gunstige QTL (dvs. egenskaber) og inkorporere dem i forskellige rissorter, har forskere været i stand til at øge kornudbyttet, hvilket bidrager til større fødevaresikkerhed. Potentialet for gunstig QTL fra vilde rissorter, som normalt ikke forbruges, er dog stort set været uudnyttet.

En art af vild ris kaldet Oryza glumaepatula har fået en vis opmærksomhed, fordi den er en vigtig kilde til genetisk diversitet til forbedring af riskultivarer. Derfor udviklede en gruppe forskere fra South China Agricultural University og Guangdong Laboratory for Lingnan Modern Agriculture en række kimplasma-ressourcer ved at avle O. glumaepatula med HJX74, en almindelig elite-rissort.

Deres resultater blev gjort tilgængelige online den 19. juli 2022 og offentliggjort i The Crop Journal, demonstrere, at gl9, en særlig variant af GS9-genet fra O. glumaepatula, bidrager til et højt kornudbytte og god kvalitet i dyrkede ris.

Prof. Shaokui Wang, den ledende efterforsker af undersøgelsen, forklarer, at "flere vilde rissorter har gode genetiske ressourcer, som ville være gavnlige i de rissorter, vi indtager. Men disse kan ofte ikke inkorporeres, fordi vilde risarter er ret forskellige fra de vilde risarter. dyrkede. Et mål med vores undersøgelse var i bund og grund at bygge bro over denne kløft og høste fordelene ved gunstige egenskaber fra vilde ris."

Undersøgelsen var stort set opdelt i to faser. I den første del blev adskillige enkeltsegment-substitutionslinjer (SSSL'er) genereret ved hjælp af O. glumaepatula som donorforælder og HJX74 som modtagerforælder. Disse SSSL'er, hvor fremmede gener fra O. glumaepatula blev integreret i genomet af HJX74, blev genetisk analyseret, og 12 QTL'er, der bestemmer kornlængde (GL), 9, som bestemmer kornbredde (GW), og 9, der bestemmer kernevægt ( TKW) blev identificeret. Interessant nok blev nogle af disse QTL kortlagt til en ny "allel", dvs. en ny genetisk variant, kaldet gl9.

Denne allel var en variant af GS9-genet, en kendt regulator af kornform og udseendekvalitet i ris. Yderligere sammenligninger viste, at SSSL, der indeholdt gl9-allelen, havde længere og mere slanke korn end forælderen HJX74, og deres TKW og kornudbytte pr. plante var også højere. Dette indikerede, at gl9-allelen var gavnlig til at forbedre riskvaliteten.

Dernæst, for at bekræfte effekten af ​​denne allel, blev genetisk modificerede risvarianter skabt ved at introducere gl9 i HJX74 ved hjælp af genetiske værktøjer. Eksperimentelle resultater viste, at tilstedeværelsen af ​​gl9 øgede længden og slankheden af ​​riskorn og mindskede deres kridtighed sammenlignet med almindelig HJX74. Yderligere risforædling ved design viste, at kombinationen af ​​gl9 med gener, der tidligere var i brug, yderligere kunne forbedre udseendets kvalitet og udbytte af riskorn.

Tilsammen antyder disse resultater anvendeligheden af ​​gl9 som en målallel til at forbedre risproduktionen. Prof. Wang siger, at "i denne æra er det blevet vigtigt for både landmænd og regeringer at forbedre fødevareproduktionen. Desværre er det udfordrende at øge risudbyttet uden at gå på kompromis med kvaliteten. Vores resultater vedrørende disse nye alleler såsom gl9, der kan forbedre begge disse faktorer er derfor af stor betydning."

Resultaterne af prof. Wang og hendes team om gl9-allelen kan føre til betydelige fremskridt i risforædlingsprogrammer. De tilbyder et tiltrængt skridt mod større fødevaresikkerhed i fremtiden. + Udforsk yderligere

Holder giftig cadmium ude af ris, på den genetiske måde