Forscher haben zum ersten Mal mehrere Gene in Gerste identifiziert, die letztendlich zu ertragreicheren Pflanzen führen könnten.
Die Forschung wurde am Waite Research Institute der University of Adelaide durchgeführt und umfasste den Einsatz genetischer Techniken und Molekularbiologie, um mehrere historische multioväre Gerstenmutanten zu untersuchen und festzustellen, welche Gene die Fruchtbarkeit steigern und die Pflanzen empfänglicher für Fremdbestäubung machen.
„Obwohl die mutierten Sorten beim Anbau im Gewächshaus ziemlich ähnlich zu sein schienen, stellten wir fest, dass eine Art fruchtbarer war als die anderen und in der Lage war, bis zu dreimal so viele Samen zu produzieren wie die anderen Pflanzen“, sagte der leitende Forscher Dr. Caterina Selva, die die Arbeit im Rahmen ihrer Doktorarbeit durchgeführt hat. Studium an der School of Agriculture, Food and Wine der University of Adelaide
„Die Gene dieser mutierten Gerstensorte könnten der Schlüssel zur Steigerung des Getreideertrags sein.“
Die multiovären Gerstenmutanten weisen im Vergleich zu typischen australischen Gerstensorten bemerkenswerte Merkmale auf und produzieren in jeder einzelnen Blüte zusätzliche weibliche Fortpflanzungsorgane. Sie wurden in den 1980er Jahren entdeckt, aber dies ist das erste Mal, dass die Gene identifiziert wurden, die für die Steigerung der Fruchtbarkeit verantwortlich sind.
Dr. Selva glaubt, dass diese aus den mutierten Sorten gewonnenen Sequenzen dazu verwendet werden könnten, die Blütenstruktur herkömmlicher Gerste zu verändern und sie dadurch empfänglicher für die Hybridzüchtung zu machen.
„Indem wir die Mutante mit anderen Gerstensorten mischen, können wir stärkere, widerstandsfähigere Pflanzen erzeugen, die selbst in den schwierigsten Umgebungen höhere Erträge liefern“, sagte sie.
Dieses als Hybrid Vigor bezeichnete Züchtungsverfahren wird bereits erfolgreich bei Mais und Reis eingesetzt.
Es ist auf Fremdbestäubung angewiesen, was für Weizen und Gerste aufgrund der Blütenstruktur eine Herausforderung darstellt.
„Diese Forschung ist ein Beispiel dafür, wie sich die Veränderung eines Gens positiv auf die Getreideerträge auswirken kann. Wir können Hindernisse für die Fremdbestäubung überwinden, indem wir die fruchtbareren, mutierten Pflanzen verwenden, um stärkere Gerste und mehr davon zu produzieren“, sagte der leitende Autor und außerordentliche Professor Matthew Tucker von der School of Agriculture, Food and Wine der University of Adelaide.
„Dies ist umso wichtiger angesichts der raschen Urbanisierung, der volatilen internationalen Märkte und der extremen Wetterbedingungen, die den Gerstenanbau zu einer größeren Herausforderung machen“, sagte er.
Australien produziert jedes Jahr knapp über neun Millionen Tonnen Gerste, der Großteil davon wird nach Asien exportiert.
Es ist eine der am weitesten verbreiteten Nutzpflanzen des Landes und erstreckt sich über rund 4 Millionen Hektar Land von Süd-Queensland bis Westaustralien.
Die Forschung wurde im veröffentlicht Zeitschrift für experimentelle Botanik und könnte dazu beitragen, die Agrarindustrie sowohl auf nationaler als auch auf globaler Ebene zu verbessern.
„Diese Erkenntnisse sind ein vielversprechender Schritt zur Erleichterung der Hybridzüchtung bei Weizen und Gerste und letztendlich zur Steigerung des Getreideertrags“, sagte Dr. Selva.
„Es könnte den Weg für eine verbesserte Ernährungssicherheit und eine nachhaltigere landwirtschaftliche Zukunft ebnen.“
Mehr Informationen:
Caterina Selva et al., HvSL1 und HvMADS16 fördern die Staubblattidentität, um die Bildung mehrerer Eierstöcke in Gerste einzuschränken. Zeitschrift für experimentelle Botanik (2023). DOI: 10.1093/jxb/erad218