Een studie van de Universiteit van Adelaide heeft ontdekt dat moleculaire routes die worden gereguleerd door een gen dat traditioneel wordt gebruikt om het bloeigedrag van tarwe te controleren, kunnen worden gewijzigd om grotere opbrengsten te bereiken. Het onderzoek is gepubliceerd in Current Biology .

Het gen heet Photoperiod-1 (Ppd-1) en wordt regelmatig door veredelaars gebruikt om ervoor te zorgen dat tarwegewassen eerder in het seizoen bloeien en graan zetten, waardoor de barre zomeromstandigheden worden vermeden. Er zijn echter nadelen bekend.

"Hoewel deze variatie de productiviteit van tarwe ten goede komt door de bestuiving en graanontwikkeling af te stemmen op gunstiger omgevingsomstandigheden, benadeelt het ook de opbrengst door het aantal graandragende roosjes en aartjes die zich op de bloeiwijze van tarwe vormen te verminderen", zegt dr. Scott Boden, een toekomstig onderzoeker. Fellow aan de School of Agriculture, Food and Wine van de Universiteit van Adelaide.

Door genen te onderzoeken waarvan de expressie wordt beïnvloed door Ppd-1, ontdekte het onderzoeksteam van Dr. Boden twee transcriptiefactoren die kunnen worden bewerkt om het aantal en de rangschikking van graandragende aartjes die zich op een tarweaar vormen, te beïnvloeden, evenals de timing van aartjes. opkomst.

"De verwijdering van één transcriptiefactor, ALOG1 genaamd, verhoogt de vertakking in zowel tarwe als gerst, die normaal gesproken onvertakte bloeiwijzen vormen, en suggereert dat dit gen een belangrijke regulator zou kunnen zijn van onvertakte pieken in de Triticeae-gewassenfamilie", zegt Dr. Boden. .

"De opgedane kennis zal fokkers informeren over gendoelen van Ppd-1, waarvoor we genetische diversiteit kunnen gebruiken om genotypen te ontwerpen die mogelijk betere opbrengsten opleveren."

Het onderzoeksteam van Dr. Boden breidt zijn werk nu uit met veldproeven in de Research Enclosure van de universiteit om de prestaties van de gen-bewerkte lijnen onder veldomstandigheden te testen.

Toevallig ontdekten Duitse onderzoekers een soortgelijk effect voor de ALOG1-transcriptiefactoren in gerst, wat opwindende aanwijzingen oplevert voor de evolutie van onvertakte bloeiwijzen van tarwe- en gerstbloeiwijzen, vergeleken met die van rijst en maïs die uitgebreidere vertakkingspatronen vertonen.

Australië is 's werelds grootste exporteur van tarwe en produceerde in 2022 36.237.477 ton van de oogst – de grootste jaarlijkse oogst van het land ooit.

"Tarwe levert 20% van de calorieën en eiwitten aan het menselijke dieet, en wetenschappers en fokkers moeten manieren vinden om de graanopbrengsten van tarwe tegen 2050 met 60-70% te verhogen om de voedselzekerheid voor de groeiende wereldbevolking te behouden", zegt Dr. Boden.

"Studies zoals de onze zijn bijzonder belangrijk omdat ze een lijst met gendoelen opleveren die kunnen worden gebruikt met nieuwe technologieën, zoals transformatie en genbewerking, om nieuwe diversiteit te genereren die de gewasproductiviteit kan helpen verbeteren.

"We verwachten dat ons onderzoek zal leiden tot verdere ontdekkingen van genen die de ontwikkeling van aartjes en bloemetjes in tarwe controleren, en daarmee de ontwikkeling van strategieën voor het verbeteren van het opbrengstpotentieel van tarwe ten goede zal komen."

Meer informatie: Adam Gauley et al., Fotoperiode-1 reguleert het transcriptoom van de tarwebloeiwijze om de aartjesarchitectuur en bloeitijd te beïnvloeden, Huidige biologie (2024). DOI:10.1016/j.cub.2024.04.029

Journaalinformatie: Huidige biologie

Aangeboden door Universiteit van Adelaide