Forskare från University of Queensland har upptäckt att en nyckelgen som styr blomningstiden i vete- och korngrödor också styr växtens rottillväxt.

Projektledaren Dr Lee Hickey från Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation (QAAFI) sa att upptäckten var ett stort genombrott för att förstå genetiken för rotutveckling och kunde öka livsmedelssäkerheten genom att tillåta forskare att odla grödor bättre anpassade till en rad olika miljöer.

"Vete och korn är gamla grödor och människor har odlat dem i tusentals år, sa Dr Hickey.

"Över åren, bönder och på senare tid växtförädlare, har gjort betydande framsteg när det gäller att välja egenskaper ovan jord, men har i stort sett ignorerat den "dolda halvan" av växten - dess rötter.

"Vår upptäckt att VRN1-genen, som är känd för att reglera blomningen i vete- och korngrödor, spelar också en roll i växtens förmåga att reagera på gravitationen, därigenom styr rottillväxten och bestämmer rotsystemets övergripande form."

Dr Hickey sa att denna oväntade insikt i VRN1-genens underjordiska funktioner har stora konsekvenser för att optimera spannmålsgrödor, eftersom grödor med förbättrade rotsystem dramatiskt skulle kunna förbättra gårdens produktivitet.

"En speciell variant av VRN1 i korn, känd som Morex-allelen, framkallade samtidigt tidig blomning och bibehöll en brant, billigt och djupt rotsystem, sa Dr Hickey.

"Detta är spännande eftersom blomningstid är en viktig drivkraft för avkastning och VRN1-genen verkar erbjuda en dubbel mekanism som inte bara kan öka skörden utan också förbättra vatten- och näringsinsamlingen genom ett djupare och effektivare rotsystem."

Rotgenens upptäckt var en del av ett internationellt samarbete med ett team av forskare från Justus Liebig University i Tyskland, ledd av professor Rod Snowdon. Gruppen i Tyskland gav insikt om genens inblandning i att forma rotutvecklingen för höstvete som odlas i hela Europa, samt validering av rotbeteende i fältförsök.

En annan samarbetspartner var Dr Ben Trevaskis från CSIRO som tillhandahöll viktiga experimentella vete- och kornmaterial som var avgörande för att validera genens roll i rotutvecklingen.

Doktorand Hannah Robinson, tillsammans med Dr Kai Voss-Fels som nyligen har gått med i QAAFI som forskare var de första författarna till studien som publicerades denna vecka i tidskriften Molecular Plant.

"Medan vår upptäckt är spännande, mer forskning behövs för att identifiera andra nyckelgener inblandade för att effektivt optimera rottillväxt i framtida grödor för jordbrukare, " sa Ms Robinson.

"Också, vi måste bestämma den föredragna rotsystemsarkitekturen för olika växande regioner, som kommer att hjälpa växtförädlare att utveckla mer produktiva grödor, trots den ökade variationen i framtida klimat, " Hon sa.