Hatalmas áttörés a rizstermesztésben – milliárdokat juttathat táplálékhoz

Egy nemzetközi kutatócsoportnak sikerült magokon keresztül, 95 százalékos hatékonysággal klónként szaporítania egy kereskedelmi forgalomban kapható hibrid rizstörzset. Ez csökkentheti a hibrid rizs vetőmagjának költségét, és világszerte elérhetővé teheti a nagy hozamú, betegségeknek ellenálló rizstörzseket az alacsony jövedelmű gazdák számára. A munkát a Nature Communicationsben tették közzé.

A haszonnövények első generációs hibridjei gyakran nagyobb teljesítményt mutatnak, mint a szülő törzsek, ezt a jelenséget nevezik hibrid vigornak. Ez azonban nem marad fenn, ha a hibrideket egy második generációra nemesítik. Így amikor a gazdák nagy teljesítményű hibrid növényfajtákat akarnak használni, minden szezonban új vetőmagot kell vásárolniuk.

Viszonylag költséges hibridként nemesíteni

A rizst, a világ népességének fele számára alapvető növényt körülbelül 10 százalékos hozamjavulás esetén viszonylag költséges hibridként nemesíteni. Ez azt jelenti, hogy a rizshibridek előnyei még nem jutottak el a világ sok gazdájához – mondta Gurdev Khush, a Kaliforniai Egyetem (Davis) Növénytudományi Tanszékének professzora.

A Nemzetközi Rizskutató Intézetnél dolgozott egészen 2002-es nyugdíjba vonulásáig a UC Davisnél, és az új, nagy hozamú rizsfajták létrehozására irányuló erőfeszítéseket vezette. Ezért a munkájáért 1996-ban Világélelmezési Díjat kapott.

Megoldás lehet, ha a hibrideket klónként szaporítanák. Ezek generációról generációra azonosak maradnának további nemesítés nélkül. Sok vadon élő növény képes olyan magokat termelni, amelyek önmaguk klónjai, ezt a folyamatot nevezik apomixisnek.

„Ha egyszer megvan a hibrid, és ha elő tudjuk idézni az apomixist, akkor minden évben elültethetjük” – mondta Khush.

Az apomixis átültetése egy jelentős haszonnövényre azonban nehéznek bizonyult.

Egy lépés a klónozott hibrid vetőmagok felé

2019-ben a Venkatesan Sundaresan professzor és Imtiyaz Khanday egyetemi docens vezette csapat a UC Davis növénybiológiai és növénytudományi tanszékén elérte az apomixist rizsnövényekben, és a magok mintegy 30 százaléka klón lett.

Sundaresan, Khanday és kollégái Franciaországban, Németországban és Ghánában most 95 százalékos klónozási hatékonyságot értek el egy kereskedelmi hibrid rizstörzs felhasználásával, és kimutatták, hogy a folyamat legalább három generáción keresztül fenntartható.

A mag képes a szülőjével genetikailag azonos növénnyé fejlődni

Az egylépéses folyamat három gén, a MiMe módosítását foglalja magában. Ennek hatására a növény átvált a meiózisról – vagyis arról a folyamatról, amelyet a növények a petesejtek kialakításához használnak – a mitózisra, amelyben a sejt két példányra osztódik önmagából. Egy másik génmódosítás az apomixist idézi elő. Az eredmény egy olyan mag, amely képes a szülőjével genetikailag azonos növénnyé fejlődni.

A módszer lehetővé tenné a vetőmaggyártó cégek számára, hogy gyorsabban és nagyobb mennyiségben állítsanak elő hibrid vetőmagokat, valamint olyan vetőmagot biztosítana, amelyet a gazdák szezonról szezonra megőrizhetnének és újra elültethetnének – mondta Khush.

„Az apomixis a haszonnövényekben már több mint 30 éve a világméretű kutatások célpontja, mivel a hibrid vetőmagok előállítása mindenki számára elérhetővé válhat” – mondta Sundaresan. „Az így elérhető termésnövekedés segíthet kielégíteni a növekvő népesség globális szükségleteit anélkül, hogy a föld-, víz- és műtrágyahasználatot fenntarthatatlan szintre kellene növelni.”

Az eredményeket más élelmiszernövényekre is lehetne alkalmazni, mondta Sundaresan. A rizs különösen más gabonafélék, köztük a kukorica és a búza genetikai modellje. Ezek együttesen a világ fő élelmiszer-alapanyagát képezik.

Khush felidézte, hogy 1994-ben ő szervezett konferenciát a rizsnemesítés apomixiséről. Amikor 2002-ben visszatért a UC Davisre, átadta a konferencia jegyzőkönyvének egy példányát Sundaresannak.

„Ez egy jó hosszú projekt volt” – mondta.

(Forrás: phys.org)