Die lange Suche führt zu einem Hoffnungsschimmer in der Spreu
Forscher haben das schwer fassbare genetische Element gefunden, das die länglichen Körner und Spelzen einer Weizensorte steuert, die der berühmte Botaniker Carl Linnaeus vor mehr als 250 Jahren identifizierte.
Links ist eine isogene Linie von UK-Sommerweizen, Paragon, mit dem Einschluss des polnischen Weizengens VRT-A2. Sie ähnelt zu 99% dem UK-Sommerweizen, ABER mit der polnischen Weizenversion des Gens, daher hat sie längere Spelzen. Auf der rechten Seite ist die Geschwisterlinie mit der normalen Version des Gens.
John Innes Centre
Die Erkenntnisse, die sich auf den polnischen Weizen, Triticum polonicum, beziehen, könnten sich in genetischen Verbesserungen und einer höheren Produktivität auf dem Feld niederschlagen.
Weizen ist in Brot, Nudeln und anderen Formen eine lebenswichtige Energie- und Proteinquelle für den Menschen. Jedes einzelne Korn ist eingebettet in die Hüllspelzen und andere blattähnliche Organe, Lemma und Palea genannt, die die endgültige Größe, Form und das Gewicht des Korns beeinflussen.
Der polnische Weizen, der 1762 von Linnaeus charakterisiert wurde, hat lange Körner, Spelzen und Deckspelzen. Frühere Forschungen zeigten, dass all diese Merkmale von einem Gen kontrolliert werden, aber welches im komplexen Genom des Weizens, war bisher unklar.
Forscher am John Innes Centre nutzten genomische, feldbasierte und biotechnologische Ansätze, um die verantwortliche molekulare Komponente als VRT-A2 zu identifizieren, ein Mitglied der MADS-Box-Familie von Transkriptionsfaktoren, die als genetische Schalter die Proteinsynthese steuern.
Dr. Nikolai Adamski, Erstautor der Arbeit, sagte: "Diese Ergebnisse zeigen, wie sich Veränderungen in der Expression von Transkriptionsfaktoren auf wichtige agronomische Merkmale für wichtige Nutzpflanzen wie Weizen auswirken können. Unser Ziel ist es, dieses Wissen zu nutzen, um genetische Lösungen zur Verbesserung der Produktivität von Weizen bereitzustellen."
Das Team identifizierte eine kleine Sequenzumlagerung, die zu einer Fehlexpression von VRT-A2 in verschiedenen Geweben in verschiedenen Wachstumsstadien von Weizen führt. Diese Variation ist verantwortlich für die längeren Körner und Blütenorgane, die im polnischen Weizen vorkommen.
Die Einführung der VRT-A2-Variante aus polnischem Weizen in eine britische Brotweizensorte führte zu einem höheren Korngewicht, einer höheren Größe und einem höheren Testgewicht (ein Maß für die Dichte des Korns), steigerte jedoch nicht den Ertrag unter britischen Bedingungen.
Professor Cristobal Uauy, ein Gruppenleiter am John Innes Centre, erklärte die breitere Bedeutung der Forschung: "Jeden Tag isst jeder Mensch auf der Erde die Körner von umgerechnet 50 Weizenpflanzen. Mit einer wachsenden Nachfrage nach Weizen und vor dem Hintergrund des Klimawandels ist es dringend notwendig, die Weizenproduktion nachhaltig zu steigern. Als Teil dieser Bemühungen ist das Verständnis der genetischen Kontrolle von Korngröße und -gewicht extrem wichtig, um genetische Lösungen zu finden."
Die Experimente zeigten auch eine starke positive Korrelation zwischen dem VRT-A2-Expressionsniveau und dem Ausmaß seiner Auswirkungen auf die Kornlänge und die Größe der Blütenorgane.
In polnischem Weizen trägt das VRT-A2-Gen ein kleines Rearrangement in seinem ersten Intron - eine genetische Sequenz, die nicht für Protein kodiert, sondern für die Regulierung der Genexpression wichtig ist. Die Forscher vermuten, dass dieses Rearrangement durch Fehler bei der DNA-Reparatur nach einem Doppelstrangbruch verursacht wurde.
Als nächstes will das Forscherteam verstehen, wie das VRT-A2-Expressionsmuster durch die Sequenzumlagerung im ersten Intron des Gens kontrolliert wird. Sie planen auch, die nachgeschalteten Gene zu identifizieren, die von der VRT-A2-Fehlexpression betroffen sind.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
Originalveröffentlichung
Ectopic Expression of Triticum polonicum VRT-A2 Underlies Elongated Glumes and Grains in Hexaploid Wheat in a Dosage-Dependent Manner Nikolai M Adamski, James Simmonds, Jemima F Brinton, Anna E Backhaus, Yi Chen, Mark Smedley, Sadiye Hayta, Tobin Florio, Pamela Crane, Peter Scott, Alice Pieri, Olyvia Hall, J Elaine Barclay, Myles Clayton, John H Doonan, Candida Nibau, Cristobal Uauy
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Holen Sie sich die Lebensmittel- und Getränke-Branche in Ihren Posteingang
Ab sofort nichts mehr verpassen: Unser Newsletter für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie bringt Sie jeden Dienstag und Donnerstag auf den neuesten Stand. Aktuelle Branchen-News, Produkt-Highlights und Innovationen - kompakt und verständlich in Ihrem Posteingang. Von uns recherchiert, damit Sie es nicht tun müssen.
