Hastighetsförädlingstekniken sår frön av ny grön revolution

Banbrytande ny teknik kommer att påskynda den globala strävan efter förbättring av skörden i en utveckling som ekar efterkrigstidens gröna revolution.

Hastighetsuppfödningsplattformen utvecklad av team på John Innes Centre, University of Queensland och University of Sydney, använder ett växthus eller en konstgjord miljö med förbättrad belysning för att skapa intensiva dagslånga regimer för att påskynda sökandet efter bättre presterande grödor.

Med hjälp av tekniken, teamet har uppnått vetegenerering från frö till frö på bara 8 veckor. Dessa resultat visas idag i Natur Växter .

Detta innebär att det nu är möjligt att odla så många som 6 generationer vete varje år - en trefaldig ökning av de skyttelförädlingstekniker som för närvarande används av uppfödare och forskare.

Dr Brande Wulff från John Innes Centre, Norwich, en huvudförfattare på tidningen, förklarar varför hastighet är avgörande:

"Globalt, vi står inför en enorm utmaning när det gäller att föda upp högre skördar och mer motståndskraftiga grödor. Att kunna cykla genom fler generationer på kortare tid kommer att tillåta oss att snabbare skapa och testa genetiska kombinationer, letar efter de bästa kombinationerna för olika miljöer."

Under många år har förbättringstakten för flera basgrödor avstannat, leder till ett betydande hinder i strävan att föda den växande globala befolkningen och ta itu med effekterna av klimatförändringar.

Hastighetsuppfödning, säger Dr Wulff, erbjuder en potentiell ny lösning på en global utmaning för 2000-talet.

"Folk sa att du kanske kan cykla växter snabbt, men de kommer att se små och obetydliga ut, och bara sätta några frö. Faktiskt, den nya tekniken skapar växter som ser bättre ut och är friskare än de som använder standardförhållanden. En kollega kunde inte tro det när han först såg resultatet."

Det spännande genombrottet har potential att ranka, när det gäller påverkan, vid sidan av de skytteluppfödningstekniker som introducerades efter andra världskriget som en del av den gröna revolutionen.

Dr Wulff fortsätter med att säga:"Jag skulle vilja tro att om 10 år från nu kan du gå in på ett fält och peka på växter vars egenskaper och egenskaper utvecklats med hjälp av denna teknik."

Denna teknik använder helt kontrollerade tillväxtmiljöer och kan även skalas upp för att fungera i ett standardglashus. Den använder LED-lampor som är optimerade för att underlätta fotosyntesen i intensiva regimer på upp till 22 timmar per dag.

LED-lampor minskar kostnaden avsevärt jämfört med natriumånglampor som länge har varit i stor användning men är ineffektiva eftersom de genererar mycket värme och avger ljus av dålig kvalitet.

Det internationella teamet bevisar också att snabbförädlingstekniken kan användas för en rad viktiga grödor. De har uppnått upp till 6 generationer per år för brödvete, durumvete, korn, ärta, och kikärter; och fyra generationer för raps (en form av raps). Detta är en betydande ökning jämfört med allmänt använda kommersiella förädlingstekniker.

Hastighetsuppfödning, när de används tillsammans med konventionella fältbaserade tekniker, kan vara ett viktigt verktyg för att möjliggöra framsteg i förståelsen av grödors genetik.

"Hastighetsuppfödning som plattform kan kombineras med många andra teknologier som CRISPR-genredigering för att nå slutresultatet snabbare, " förklarar Dr Lee Hickey från University of Queensland.

Studien visar att egenskaper som växtpatogeninteraktioner, växtens form och struktur, och blomningstiden kan studeras i detalj och upprepas med hjälp av tekniken.

Den snabba avelstekniken har välkomnats av veteuppfödare som har blivit tidiga användare.

Ruth Bryant, Vetepatolog på RAGT Seeds Ltd, Essex, STORBRITANNIEN, sa:"Uppfödare letar alltid efter sätt att påskynda processen att få ut en sort på marknaden, så vi är verkligen intresserade av konceptet snabbförädling. Vi arbetar nära med Dr Wulffs grupp vid John Innes Center för att utveckla denna metod i en kommersiell miljö."

Dr Allan Rattey, en veteuppfödare med det australiensiska företaget Dow AgroSciences, har använt tekniken för att odla vete med tolerans mot spiring före skörd (PHS), ett stort problem i Australien.

"Miljökontroll för effektiv PHS-screening och den långa tiden det tog att cykla igenom flera cykler av återkommande urval var stora flaskhalsar. Plattformen för snabbuppfödning och riktad urval har lett till stora vinster för båda dessa problemområden."