Gen kunne låse op for større hvedeudbytter for en voksende befolkning

En undersøgelse fra University of Adelaide har opdaget, at molekylære veje, der er reguleret af et gen, der traditionelt bruges til at kontrollere hvedeblomstrende adfærd, kunne ændres for at opnå større udbytter. Forskningen blev offentliggjort i Current Biology .

Genet kaldes Photoperiod-1 (Ppd-1), og det bruges regelmæssigt af opdrættere for at sikre, at hvedeafgrøder blomstrer og sætter korn tidligere på sæsonen, så sommerens barske forhold undgås. Der er dog kendte ulemper.

"Selvom denne variation gavner hvedeproduktiviteten ved at tilpasse bestøvning og kornudvikling med mere gunstige miljøforhold, straffer den også udbyttet ved at reducere antallet af kornbærende buketter og aks, der dannes på hvedeblomsterstanden," siger Dr. Scott Boden, a Future Fellow ved University of Adelaides School of Agriculture, Food and Wine.

Ved at undersøge gener, hvis ekspression er påvirket af Ppd-1, opdagede Dr. Bodens forskerhold to transkriptionsfaktorer, der kan redigeres for at påvirke antallet og arrangementet af kornbærende aks, der dannes på et hvedeøre, såvel som timingen af ​​øret. fremkomst.

"Sletningen af ​​en transkriptionsfaktor, kaldet ALOG1, øger forgrening i både hvede og byg, som normalt danner uforgrenede blomsterstande, og antyder, at dette gen kan være en vigtig regulator af uforgrenede pigge i Triticeae-familien af ​​afgrøder," siger Dr. Boden. .

"Den opnåede viden vil informere opdrættere om gen-targets for Ppd-1, som vi kan bruge genetisk diversitet til at designe genotyper, der kan give bedre."

Dr. Bodens forskerhold viderefører nu sit arbejde med feltforsøg på universitetets forskningsområde for at teste for ydeevnen af ​​de genredigerede linjer under feltforhold.

Utroligt opdagede tyske forskere en lignende effekt for ALOG1-transkriptionsfaktorerne i byg, som giver spændende ledetråde til udviklingen af ​​uforgrenede blomsterstande af hvede og bygblomsterstande, i forhold til dem af ris og majs, som viser mere omfattende forgreningsmønstre.

Australien er verdens største eksportør af hvede og producerede 36.237.477 tons af afgrøden i 2022 - landets største årlige høst nogensinde.

"Hvede bidrager med 20% af kalorier og protein til den menneskelige kost, og videnskabsmænd og opdrættere er nødt til at finde måder at øge kornudbyttet af hvede med mellem 60-70% i 2050 for at opretholde fødevaresikkerheden for den voksende globale befolkning," siger Dr. Boden.

"Undersøgelser som vores er særligt vigtige, fordi de giver en liste over genmål, der kan bruges sammen med nye teknologier, såsom transformation og genredigering, for at generere ny diversitet, der kan hjælpe med at forbedre afgrødeproduktiviteten.

"Vi forventer, at vores forskning vil føre til yderligere opdagelser af gener, der styrer udviklingen af ​​spirer og blomstrer i hvede, og på den måde gavner udviklingen af ​​strategier til forbedring af udbyttepotentialet for hvede."

Flere oplysninger: Adam Gauley et al., Photoperiod-1 regulerer hvedeblomsterstandens transkriptom for at påvirke spikelet arkitektur og blomstringstid, Current Biology (2024). DOI:10.1016/j.cub.2024.04.029

Journaloplysninger: Nuværende biologi

Leveret af University of Adelaide