Onderzoekers van de University of Queensland hebben ontdekt dat een sleutelgen dat de bloeitijd in tarwe- en gerstgewassen regelt, ook de wortelgroei van de plant stuurt.

Projectleider dr. Lee Hickey van de Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation (QAAFI) zei dat de ontdekking een grote doorbraak was in het begrijpen van de genetica van wortelontwikkeling en de voedselzekerheid zou kunnen vergroten door onderzoekers in staat te stellen gewassen te veredelen die beter zijn aangepast aan een reeks omgevingen.

"Tarwe en gerst zijn oude gewassen en mensen verbouwen ze al duizenden jaren, ' zei dokter Hickey.

"Door de jaren heen boeren en meer recentelijk plantenveredelaars, aanzienlijke vooruitgang hebben geboekt bij het selecteren op bovengrondse eigenschappen, maar hebben grotendeels de 'verborgen helft' van de plant - de wortels - genegeerd.

"Onze ontdekking dat het VRN1-gen, waarvan bekend is dat het de bloei in tarwe- en gerstgewassen reguleert, speelt ook een rol bij het vermogen van de plant om te reageren op de zwaartekracht, waardoor de wortelgroei wordt gestuurd en de algehele vorm van het wortelstelsel wordt bepaald."

Dr. Hickey zei dat dit onverwachte inzicht in de ondergrondse functies van het VRN1-gen grote implicaties heeft voor het optimaliseren van graangewassen. aangezien gewasvariëteiten met verbeterde wortelsystemen de productiviteit van de boerderij drastisch zouden kunnen verbeteren.

"Een bepaalde variant van VRN1 in gerst, bekend als het Morex-allel, veroorzaakte tegelijkertijd een vroege bloei en handhaafde een 'steile, goedkoop en diep wortelstelsel, ' zei dokter Hickey.

"Dit is opwindend omdat de bloeitijd een belangrijke drijfveer is voor de opbrengst en het VRN1-gen lijkt een dubbel mechanisme te bieden dat niet alleen de gewasopbrengst kan verhogen, maar ook de opname van water en voedingsstoffen kan verbeteren door een dieper en efficiënter wortelstelsel."

De ontdekking van het wortelgen maakte deel uit van een internationale samenwerking met een team van wetenschappers van de Justus Liebig Universiteit in Duitsland, onder leiding van professor Rod Snowdon. De groep in Duitsland gaf inzicht in de betrokkenheid van het gen bij het vormgeven van wortelontwikkeling voor wintertarwe die in heel Europa wordt geteeld, evenals validatie van bewortelingsgedrag in veldproeven.

Een andere medewerker was dr. Ben Trevaskis van CSIRO, die belangrijke experimentele tarwe- en gerstmaterialen leverde die essentieel waren voor het valideren van de rol van het gen bij wortelontwikkeling.

PhD-studente Hannah Robinson, samen met dr. Kai Voss-Fels, die onlangs bij QAAFI is gaan werken als Research Fellow, waren gezamenlijke eerste auteurs van de studie die deze week werd gepubliceerd in het high-impact tijdschrift Molecular Plant.

"Hoewel onze ontdekking opwindend is, er is meer onderzoek nodig om andere belangrijke genen te identificeren die betrokken zijn om de wortelgroei in toekomstige gewassen voor boeren effectief te optimaliseren, ' zei mevrouw Robinson.

"Ook, we moeten de geprefereerde wortelsysteemarchitectuur bepalen voor verschillende teeltregio's, die plantenveredelaars zal helpen productievere gewassen te ontwikkelen, ondanks de toegenomen variabiliteit van toekomstige klimaten, " ze zei.