En studie från University of Adelaide har upptäckt molekylära vägar som regleras av en gen som traditionellt används för att kontrollera veteblommande beteende kan ändras för att uppnå större avkastning. Forskningen publicerades i Current Biology .
Genen kallas Photoperiod-1 (Ppd-1) och den används regelbundet av uppfödare för att säkerställa att vetegrödor blommar och sätter korn tidigare på säsongen, och undviker sommarens svåra förhållanden. Det finns dock kända nackdelar.
"Även om denna variation gynnar veteproduktiviteten genom att anpassa pollinering och spannmålsutveckling med mer gynnsamma miljöförhållanden, straffar den också avkastningen genom att minska antalet spannmålsbärande buketter och spikelets som bildas på veteblomställningen", säger Dr Scott Boden, a Future Fellow vid University of Adelaides School of Agriculture, Food and Wine.
Genom att undersöka gener vars uttryck påverkas av Ppd-1, upptäckte Dr. Bodens forskargrupp två transkriptionsfaktorer som kan redigeras för att påverka antalet och arrangemanget av spannmålsbärande spikelets som bildas på ett veteöra, såväl som tidpunkten för örat. uppkomst.
"Deleteringen av en transkriptionsfaktor, kallad ALOG1, ökar förgrening i både vete och korn, som normalt bildar ogrenade blomställningar, och antyder att denna gen kan vara en viktig regulator av ogrenade spikar i familjen Triticeae av grödor," säger Dr Boden .
"Kunskapen kommer att informera uppfödare om genmål för Ppd-1, för vilka vi kan använda genetisk mångfald för att designa genotyper som kan ge bättre avkastning."
Dr. Bodens forskargrupp fortsätter nu sitt arbete med fältförsök vid universitetets forskningsområde för att testa prestanda hos de genredigerade linjerna under fältförhållanden.
Tyska forskare upptäckte utan tvekan en liknande effekt för ALOG1-transkriptionsfaktorerna i korn, vilket ger spännande ledtrådar till utvecklingen av ogrenade blomställningar av vete och kornblomställningar, i förhållande till de av ris och majs som visar mer utarbetade förgreningsmönster.
Australien är världens största exportör av vete och producerade 36 237 477 ton av skörden 2022 – landets största årliga skörd någonsin.
"Vete bidrar med 20% av kalorier och protein till den mänskliga kosten, och forskare och uppfödare måste hitta sätt att öka spannmålsavkastningen av vete med mellan 60-70% till 2050 för att upprätthålla livsmedelssäkerhet för den växande globala befolkningen", säger Dr. Boden.
"Studier som vår är särskilt viktiga eftersom de ger en lista över genmål som kan användas med ny teknik, såsom transformation och genredigering, för att generera ny mångfald som kan bidra till att förbättra grödans produktivitet.
"Vi förväntar oss att vår forskning kommer att leda till ytterligare upptäckter av gener som kontrollerar spikelet- och florets utveckling i vete, och på så sätt gynna utvecklingen av strategier för att förbättra avkastningspotentialen för vete."
Mer information: Adam Gauley et al, Photoperiod-1 reglerar veteblomställningstranskriptomet för att påverka spikelets arkitektur och blomningstid, Current Biology (2024). DOI:10.1016/j.cub.2024.04.029
Journalinformation: Nuvarande biologi
Tillhandahålls av University of Adelaide
