Forscher haben in Gerste und Weizen ein neues Gen entdeckt, das den Winkel des Wurzelwachstums im Boden steuert und so die Tür zu neuen Getreidesorten mit tieferen Wurzeln öffnet, die weniger anfällig für Trockenheit und Nährstoffstress sind und so die Auswirkungen des Klimawandels mildern.
„Der Winkel, in dem die Gerstenwurzeln in den Boden hineinwachsen, ermöglicht es ihnen, Wasser und Nährstoffe aus verschiedenen Bodenschichten aufzunehmen“, sagte Dr. Haoyu (Mia) Lou von der School of Agriculture, Food and Wine der University of Adelaide, der gemeinsamer Erstautor war auf das Studium.
„Flache Wurzeln ermöglichen es Pflanzen, Phosphat und Oberflächenwasser einzufangen, während tiefere, gerade Wurzeln den Ertrag stabilisieren können, indem sie auf tieferes Wasser und Nitrat zugreifen; sie können auch Kohlenstoff tiefer im Boden vergraben.“
In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus Großbritannien, Italien, Deutschland und den USA identifizierte das Team ein neues Gen namens Enhanced Gravitropism 1 (EGT1) in Gerste.
„Durch die Identifizierung der Gene, die den Winkel des Wurzelwachstums steuern, können wir die Bemühungen zur Entwicklung von Nutzpflanzen, die besser an bestimmte Bodentypen angepasst und widerstandsfähiger gegenüber schwankenden Umweltbedingungen sind, erheblich unterstützen und dabei helfen, die Kohlenstoffbelastung zu verringern und den Auswirkungen des Klimawandels entgegenzuwirken“, sagte Dr .Lou.
„Wir haben festgestellt, dass Mutanten, denen die Funktion des EGT1-Gens fehlt, in allen Wurzelklassen einen steileren Wachstumswinkel aufweisen.
„Bemerkenswerterweise verhalten sich die Wurzeln so, als ob sie übermäßig schwerkraftempfindlich wären – sie können nicht von der Pflanze nach außen wachsen und wachsen stattdessen direkt nach unten.“
Australische Landwirte sind einer Vielzahl von Risiken ausgesetzt, aber sie sind besonders klimatischen Schwankungen ausgesetzt, die sich auf die Rohstoffpreise auswirken. Schwere Dürren sind häufig und langanhaltend, wobei die östlichen und südöstlichen Teile des Landes besonders stark betroffen sind. In Verbindung mit steigenden Düngemittelkosten und erhöhtem Druck, Nachhaltigkeit zu erreichen, besteht ein dringender Bedarf, neue Pflanzensorten zu entwickeln, die besser in der Lage sind, Nährstoffe, Kohlenstoff und Wasser zu binden.
Co-Autor Associate Professor Matthew Tucker, stellvertretender Direktor des Waite Research Institute, sagte: „Diese Erkenntnisse wurden durch aufregende Technologien wie Röntgen-CT ermöglicht, die es ermöglichen, das Wurzelwachstum im Boden zu verfolgen. Sie könnten Getreidezüchtern sofort bei der Auswahl helfen Sorten mit geraderen Wurzeln aus ihren genetischen Beständen, oder in naher Zukunft bei der Entwicklung und dem Einsatz neuer EGT1-Allele helfen.“
Dr. Lou führte die Forschung im Rahmen eines gemeinsamen Ph.D. Programm mit der University of Nottingham, UK. Die Ergebnisse des Teams wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Der Wurzelwinkel wird in Getreidekulturen durch einen antigravitropen Mechanismus gesteuert, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2201350119.