Die Verbesserung des Ertrags von Reiskörnern und die Verbesserung ihres Aussehens ist ein zentraler Standpunkt für den Reisanbau. Nun hat eine Forschergruppe aus China eine in Wildreis vorkommende Genvariante identifiziert, die die Länge, Breite und Kreidigkeit von Reiskörnern steuert. Die Einführung dieser gl9 genannten Variante könnte bei der Züchtung neuer Reissorten mit hohem Kornertrag und ansprechendem Aussehen helfen.
Reis ist ein Grundnahrungsmittel für Millionen von Menschen auf der ganzen Welt. Fortschritte in der Genetik und Züchtungswissenschaft haben den Reisanbau modernisiert und zu Verbesserungen des Korngewichts geführt, einer wichtigen Determinante sowohl des Kornertrags als auch der Aussehensqualität von Reis.
Studien, die sich auf quantitative Trait Loci (QTL) konzentrieren – kleine DNA-Regionen, die Faktoren wie Korngröße, Länge und Form kontrollieren – standen bei diesen Fortschritten an vorderster Front. Durch die Identifizierung günstiger QTL (dh Merkmale) und deren Integration in verschiedene Reissorten konnten Wissenschaftler den Getreideertrag steigern und so zu einer größeren Ernährungssicherheit beitragen. Das Potenzial günstiger QTL aus Wildreissorten, die normalerweise nicht konsumiert werden, wurde jedoch weitgehend ungenutzt.
Eine Wildreisart namens Oryza glumaepatula hat einige Aufmerksamkeit erhalten, weil sie eine wichtige Quelle genetischer Vielfalt für die Verbesserung der Reissorte ist. Daher entwickelte eine Gruppe von Forschern der South China Agricultural University und des Guangdong Laboratory for Lingnan Modern Agriculture eine Reihe von Keimplasma-Ressourcen, indem sie O. glumaepatula mit HJX74, einer regulären Elite-Reissorte, züchteten.
Ihre Ergebnisse wurden am 19. Juli 2022 online verfügbar gemacht und in veröffentlicht Das Erntejournal, zeigen, dass gl9, eine bestimmte Variante des GS9-Gens aus O. glumaepatula, zu einem hohen Getreideertrag und einer guten Qualität in Kulturreis beiträgt.
Prof. Shaokui Wang, der leitende Forscher der Studie, erklärt, dass „mehrere Wildreissorten gute genetische Ressourcen haben, die in den von uns konsumierten Reissorten von Vorteil wären Ein Ziel unserer Studie war es im Wesentlichen, diese Lücke zu schließen und die Vorteile der günstigen Eigenschaften von Wildreis zu nutzen.“
Die Studie gliederte sich im Wesentlichen in zwei Phasen. Im ersten Teil wurden mehrere Single-Segment-Substitutionslinien (SSSLs) mit O. glumaepatula als Spender-Elternteil und HJX74 als Empfänger-Elternteil generiert. Diese SSSLs, in denen Fremdgene von O. glumaepatula in das Genom von HJX74 integriert wurden, wurden genetisch analysiert, und 12 QTL, die die Kornlänge (GL) bestimmen, 9, die die Kornbreite (GW) bestimmen, und 9, die das Kerngewicht bestimmen ( TKW) wurden identifiziert. Interessanterweise wurden einige dieser QTL einem neuen „Allel“ zugeordnet, dh einer neuen genetischen Variante namens gl9.
Dieses Allel war eine Variante des GS9-Gens, ein bekannter Regulator der Kornform und Aussehensqualität in Reis. Zusätzliche Vergleiche zeigten, dass die SSSL, die das gl9-Allel enthielt, längere und schlankere Körner aufwies als der Eltern-HJX74, und dass ihre TKW und ihr Kornertrag pro Pflanze ebenfalls höher waren. Dies zeigte, dass das gl9-Allel für die Verbesserung der Reisqualität vorteilhaft war.
Um die Wirkung dieses Allels zu bestätigen, wurden als nächstes gentechnisch veränderte Reissorten geschaffen, indem gl9 unter Verwendung genetischer Werkzeuge in HJX74 eingeführt wurde. Experimentelle Ergebnisse zeigten, dass das Vorhandensein von gl9 die Länge und Schlankheit von Reiskörnern erhöhte und ihre Kalkigkeit im Vergleich zu normalem HJX74 verringerte. Zusätzliche Reiszüchtung durch Design zeigte, dass die Kombination von gl9 mit zuvor verwendeten Genen die Erscheinungsqualität und den Ertrag von Reiskörnern weiter verbessern könnte.
Zusammen implizieren diese Befunde die Nützlichkeit von gl9 als Zielallel zur Verbesserung der Reisproduktion. Prof. Wang sagt: „In dieser Zeit ist es sowohl für Landwirte als auch für Regierungen wichtig geworden, die Lebensmittelproduktion zu verbessern. Leider ist es eine Herausforderung, den Reisertrag zu steigern, ohne die Qualität zu beeinträchtigen Beide Faktoren zu verbessern, ist daher von großer Bedeutung.“
Die Erkenntnisse von Prof. Wang und ihrem Team zum gl9-Allel könnten zu erheblichen Fortschritten in Reiszüchtungsprogrammen führen. Sie bieten einen dringend benötigten Schritt in Richtung einer größeren Ernährungssicherheit in der Zukunft.
Shaojun Lin et al., GL9 von Oryza glumaepatula steuert Korngröße und Kalkgehalt in Reis, Das Erntejournal (2022). DOI: 10.1016/j.cj.2022.06.006
Bereitgestellt von Cactus Communications