Speed-kweektechniek zaait nieuwe groene revolutie

Baanbrekende nieuwe technologie zal de wereldwijde zoektocht naar gewasverbetering versnellen in een ontwikkeling die de Groene Revolutie van de naoorlogse periode weerspiegelt.

Het speedfokplatform ontwikkeld door teams van het John Innes Centre, Universiteit van Queensland en Universiteit van Sydney, gebruikt een kas of een kunstmatige omgeving met verbeterde verlichting om intense dagregimes te creëren om de zoektocht naar beter presterende gewassen te versnellen.

Met behulp van de techniek, het team heeft in slechts 8 weken tarwegeneratie van zaad tot zaad bereikt. Deze resultaten verschijnen vandaag in Natuur Planten .

Dit betekent dat het nu mogelijk is om maar liefst 6 generaties tarwe per jaar te telen - een verdrievoudiging ten opzichte van de shuttle-kweektechnieken die momenteel door veredelaars en onderzoekers worden gebruikt.

Dr Brande Wulff van het John Innes Centre, Norwich, een hoofdauteur op het papier, legt uit waarom snelheid van essentieel belang is:

"Globaal, we staan ​​voor een enorme uitdaging bij het veredelen van gewassen met een hogere opbrengst en meer veerkracht. Door meer generaties in minder tijd te kunnen doorlopen, kunnen we sneller genetische combinaties maken en testen, op zoek naar de beste combinaties voor verschillende omgevingen."

Gedurende vele jaren zijn de verbeteringspercentages van verschillende basisgewassen tot stilstand gekomen, wat leidt tot een aanzienlijke belemmering in de zoektocht om de groeiende wereldbevolking te voeden en de gevolgen van klimaatverandering aan te pakken.

Snelheid fokken, zegt dr. Wulff, biedt een mogelijke nieuwe oplossing voor een wereldwijde uitdaging voor de 21e eeuw.

"Mensen zeiden dat je planten misschien snel kunt fietsen, maar ze zullen er klein en onbeduidend uitzien, en zet slechts een paar zaadjes. In feite, de nieuwe technologie zorgt voor planten die er beter uitzien en gezonder zijn dan die met standaardomstandigheden. Een collega kon het niet geloven toen hij de resultaten voor het eerst zag."

De opwindende doorbraak heeft het potentieel om te rangschikken, qua impact, naast de shuttle-kweektechnieken die na de tweede wereldoorlog werden geïntroduceerd als onderdeel van de groene revolutie.

Dr. Wulff vervolgt:"Ik zou graag denken dat je over 10 jaar een veld in zou kunnen lopen en planten zou kunnen aanwijzen waarvan de eigenschappen en eigenschappen zijn ontwikkeld met behulp van deze technologie."

Deze techniek maakt gebruik van volledig gecontroleerde groeiomgevingen en kan ook worden opgeschaald om in een standaard kas te werken. Het maakt gebruik van LED-lampen die zijn geoptimaliseerd om de fotosynthese te ondersteunen in intensieve regimes van maximaal 22 uur per dag.

LED-lampen verlagen de kosten aanzienlijk in vergelijking met natriumdamplampen die al lang wijdverbreid worden gebruikt, maar niet effectief zijn omdat ze veel warmte genereren en licht van slechte kwaliteit afgeven.

Het internationale team bewijst ook dat de snelheidsveredelingstechniek kan worden gebruikt voor een reeks belangrijke gewassen. Ze hebben tot 6 generaties per jaar bereikt voor broodtarwe, durumtarwe, gerst, erwt, en kikkererwten; en vier generaties voor canola (een vorm van koolzaad). Dit is een significante toename in vergelijking met veelgebruikte commerciële veredelingstechnieken.

Snelheid fokken, wanneer gebruikt naast conventionele veldgebaseerde technieken, kan een belangrijk hulpmiddel zijn om vooruitgang te boeken in het begrijpen van de genetica van gewassen.

"Snelheidsveredeling als platform kan worden gecombineerd met tal van andere technologieën zoals CRISPR-genbewerking om sneller tot het eindresultaat te komen, " legt dr. Lee Hickey van de University of Queensland uit.

De studie toont aan dat eigenschappen zoals interacties met plantpathogenen, plantvorm en structuur, en bloeitijd kan in detail worden bestudeerd en herhaald met behulp van de technologie.

De technologie voor snelheidsveredeling is verwelkomd door tarweveredelaars die early adopters zijn geworden.

Ruth Bryant, Tarwepatholoog bij RAGT Seeds Ltd, Essex, VK, zei:"Veredelaars zijn altijd op zoek naar manieren om het proces om een ​​ras op de markt te brengen te versnellen, dus we zijn erg geïnteresseerd in het concept van snelle veredeling. We werken nauw samen met de groep van Dr. Wulff in het John Innes Centre om deze methode te ontwikkelen in een commerciële setting."

Dr. Allan Rattey, een veredelaar van tarwegewassen bij het Australische bedrijf Dow AgroSciences, heeft de technologie gebruikt om tarwe te kweken met tolerantie voor pre-harvest kiemen (PHS), een groot probleem in Australië.

"Milieucontrole voor effectieve PHS-screening en de lange tijd die nodig was om verschillende cycli van terugkerende selectie te doorlopen, waren grote knelpunten. De snelheidsveredeling en het gerichte selectieplatform hebben geleid tot grote winsten voor beide aandachtsgebieden."