Seeding eine neue ‚Grüne Revolution’ – Forscher entdecken neues Gen für Getreide

Forscher an der University of Oxford und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben ein neues Gen entdeckt, die Ausbeute und die Verwendung von Düngemitteln Effizienz von Getreide wie Weizen und Reis verbessert.

Die weltweite 20. Jahrhunderts ‚Grünen Revolution‘, das sah riesige von Jahr zu Jahr steigt in globalen Getreidegetreideerträge, in den 1960er Jahren wurde der neuen Schatten gestellt Hochleistungssorten durch die Entwicklung von Pflanzenzüchtern getankt bekannt als Green Revolution Züchtungen (GRVS).

Dieser Schatten gestellt GRVS bleibt auf der ganzen Welt in der heutigen Weizen und Reiskulturen vorherrschenden. Weil sie den Schatten gestellt, mit kurzen Stielen, GRVS widmet relativ mehr Ressourcen als große Pflanzen zu dem Anbau von Getreide statt Stiel, und sind weniger anfällig für Verluste durch Wind und regen Schäden zu ergeben. jedoch, Wachstum von GRVS erfordert Bauern große Mengen auf ihren Feldern stickstoffhaltige Düngemittel zu verwenden. Diese Düngemittel sind teuer für die Landwirte und verursachen erhebliche Schäden an der natürlichen Umwelt. Entwicklung neuer GRVS hohe Ausbeute mit reduziertem Düngerbedarf Kombination ist daher dringend ein globales nachhaltige Landwirtschaft Ziel.

Eine wichtige neue Studie veröffentlicht in der Zeitschrift Natur, von Professor Xiangdong Fu von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Institut für Genetik und Entwicklungsbiologie geführt, und Professor Nicholas Harberd von der Institut für Pflanzenwissenschaften an der Universität von Oxford, Teil gefördert durch die BBSRC-Newton-Reis-Initiative, hat zum ersten Mal entdeckt, ein Gen, das dieses Ziel erreichen helfen kann.

Im Vergleich 36 verschiedene Schatten gestellt Reissorten, In der Studie wurde einen neuartigen natürlicher Genvariante, die die Geschwindigkeit erhöht, bei den Pflanzen Stickstoff aus dem Boden einzuzuarbeiten. Die entdeckte Genvariante erhöht sich die Menge in Pflanzenzellen ein Protein namens GRF4. GRF4 ist ein ‚-Faktor Gentranskription‘, die die Aktivität anderer Gene stimuliert - Gene, die sich Stickstoffaufnahme und Assimilation fördern.

Professor Harberd sagte: ‚Die Entdeckung eines solchen Hauptregulator der Anlage Stickstoff Einverleibung war spannend an sich. Aber wir waren noch mehr aufgeregt, um dann festzustellen, dass GRF4 eine noch breitere Rolle. Die Pflanzen wachsen durch die koordinierte metabolische Inkorporation von Materie aus der Umgebung. Wir entdeckten, dass GRF4 Koordinaten Pflanzen Einbau von Stickstoff aus dem Boden mit dem Einbau von Kohlenstoff aus der Atmosphäre. Während eine solche Gesamtkoordinatoren des Pflanzenstoffwechsels sind seit langem bekannt zu existieren, ihre molekulare Identität war zuvor unbekannt geblieben, und unsere Entdeckung ist daher ein wichtiger Fortschritt in unserem Verständnis, wie Pflanzen wachsen.‘

In Zwerg GRVS die begünstige metabolische koordinierende Aktivität von GRF4 wird durch ein wachstums Unterdrückung Protein gehemmt genannt DELLA. Diese Hemmung reduziert die Fähigkeit von GRVS Stickstoff aus dem Boden einzuarbeiten, und ist der Grund, warum die Landwirte benötigen hohe Düngemittellevel verwenden hohe GRV Ausbeuten zu erhalten.

Professor Harberd sagte: ‚Wir schlussfolgerten, dass die Balance GRF4-DELLA Kippen zugunsten von GRF4 könnte die Notwendigkeit für hohe Düngemittellevel in GRV Anbau reduzieren. Zu unserer Freude, wir fanden, dass die zunehmenden GRF4 Niveaus eine Erhöhung der Getreideerträge beide Reis und Weizen GRVS verursacht, insbesondere bei niedrigen Eingangspegeln Dünger.‘

Die Forscher sagen, GRF4 sollte heute ein wichtiges Ziel für die Pflanzenzüchter werden in den Ernteertrag und die Verwendung von Düngemitteln Effizienzsteigerung, mit dem Ziel, den globalen Kornertrag zu erzielen erhöht notwendig, eine wachsende Weltbevölkerung mit reduziert Umweltkosten zu füttern.

Professor Harberd hinzugefügt: ‚Diese Studie ist ein gutes Beispiel dafür, wie die Verfolgung grundlegende Pflanzenwissenschaften Ziele schnell auf mögliche Lösungen für globale Herausforderungen führen. Sie entdeckt, wie Pflanzen ihr Wachstum koordinieren und den Stoffwechsel, zeigt dann, wie die Entdeckung Züchtungsstrategien für eine nachhaltige Ernährungssicherheit und zukünftige neue Grüne Revolution ermöglichen kann.

Quelle:

http://www.ox.ac.uk/