Yeni yaklaşım, tohum şirketlerinin hızlı ve kapsamlı bir şekilde hibrit tohumlar üretmesini sağlamanın yanı sıra, çiftçilere saklanabilecek ve mevsimden mevsime ekim için kullanılabilecek tohumlar sağlayabilir.
Uluslararası bir araştırmacı grubu, ticari bir hibrit pirinç çeşidini tohumlardan bir klon olarak çoğaltmada %95’lik bir başarı oranı elde etti. Bu buluş, hibrit pirinç tohumlarının maliyetini düşürme potansiyeline sahip olup, dünya çapında sınırlı kaynaklara sahip çiftçiler için yüksek verimli ve hastalığa dirençli pirinç suşlarını erişilebilir kılmaktadır. Bulgular yakın zamanda Nature Communications dergisinde yayınlandı.
Birinci nesil hibritlerden üretilen mahsuller, “melez canlılık” olarak adlandırılan ana türlerine kıyasla genellikle gelişmiş performans gösterir. Ancak bu gelişme, melezler ikinci nesil için yetiştirildiğinde devam etmez. Sonuç olarak, yüksek performanslı hibrit bitki çeşitlerini kullanmak isteyen çiftçilerin her sezon yeni tohumlar satın alması gerekir.
Dünya nüfusunun yarısının temel mahsulü olan pirinci, verim için hibrit olarak yetiştirmek nispeten maliyetlidir yaklaşık yüzde 10 iyileştirme. Davis, California Üniversitesi Bitki Bilimleri Bölümü’nde fahri profesör olan Gurdev Khush, bunun, pirinç hibritlerinin faydalarının dünyadaki çiftçilerin çoğuna henüz ulaşmadığı anlamına geldiğini söyledi. 1967’den 2002’de UC Davis’te emekli olana kadar Uluslararası Pirinç Araştırma Enstitüsü’nde çalışan Khush, yüksek verimli yeni pirinç çeşitleri yaratma çabalarına öncülük etti ve bu çalışmasıyla 1996’da Dünya Gıda Ödülü’nü aldı.
Imtiyaz Khanday ve Venkatesan Sundaresan, UC Davis kampüsündeki bir serada klonlanmış pirinç bitkileriyle fotoğraflandı. Çalışmaları, klonal tohumlar olarak hibrit bir pirinç çeşidini çoğaltarak apomixis’te bir atılım sağladı. Kredi: Karin Higgins/UC Davis
Buna bir çözüm, hibritleri, daha fazla üreme olmaksızın nesilden nesile aynı kalacak klonlar olarak çoğaltmak olabilir. Birçok yabani bitki, apomixis adı verilen bir süreçle, kendilerinin klonları olan tohumlar üretebilir.
“Hibriti elde ettikten sonra, apomiksi tetikleyebiliyorsanız, o zaman onu her yıl ekebilirsiniz,” dedi Khush.{4 }
Ancak, apomixisi büyük bir ekin bitkisine aktarmanın zor olduğu görüldü.
Klonlanmış Hibrit Tohumlara Bir Adım
2019’da, Profesör Venkatesan Sundaresan ve Yardımcı Doçent liderliğindeki bir ekip UC Davis Bitki Biyolojisi ve Bitki Bilimleri Bölümlerinden Imtiyaz Khanday, tohumların yaklaşık yüzde 30’unun klon olmasıyla pirinç bitkilerinde apomiksis elde etti.
Sundaresan, Khanday ve Fransa, Almanya ve Gana’daki meslektaşları şimdi bunu başardı ticari bir hibrit pirinç suşu kullanılarak yüzde 95’lik bir klonal verimlilik elde edildi ve sürecin en az üç nesil boyunca sürdürülebileceği gösterildi.
Tek adımlı süreç, MiMe adı verilen ve bitkinin büyümesine neden olan üç geni değiştirmeyi içerir. bitkilerin yumurta hücrelerini oluşturmak için kullandıkları süreç olan mayozdan mitoza geçiş bir hücrenin kendisinin iki kopyasına bölünmesi. Başka bir gen modifikasyonu apomixise neden olur. Sonuç, ebeveyni ile genetik olarak özdeş bir bitkiye dönüşebilen bir tohumdur.
Bu yöntem, tohum şirketlerinin daha hızlı ve daha büyük ölçekte hibrit tohumlar üretmesini ve ayrıca çiftçilerin tasarruf edebileceği tohumlar sağlamasını sağlar. ve mevsimden mevsime yeniden ekin, dedi Khush.
“Mahsul bitkilerinde Apomiksis, hibrit tohum üretiminin herkes tarafından erişilebilir olmasını sağlayabildiği için 30 yılı aşkın bir süredir dünya çapında yapılan araştırmaların hedefi olmuştur” dedi. “Verimde ortaya çıkan artış, artan nüfusun küresel ihtiyaçlarını, toprak, su ve gübre kullanımını sürdürülemez seviyelere çıkarmak zorunda kalmadan karşılamaya yardımcı olabilir.”
Sonuçlar, diğer gıda mahsullerine uygulanabilir, Sundaresan dedi. Özellikle pirinç, birlikte dünya için temel gıda maddelerini oluşturan mısır ve buğday da dahil olmak üzere diğer tahıl ürünleri için genetik bir modeldir.
Khush, 1994 yılında pirinç yetiştiriciliğinde apomiksis üzerine bir konferans düzenlediğini hatırladı. 2002’de UC Davis’e döndüğünde, konferans tutanaklarının bir kopyasını Sundaresan’a verdi.
“Uzun bir proje oldu,” dedi.
Referans: “Yüksek frekanslı sentetik Apomixis hibrit pirinçte” yazan Aurore Vernet, Donaldo Meynard, Qichao Lian, Delphine Mieulet, Olivier Gibert, Matilda Bissah, Ronan Rivallan, Daphné Autran, Olivier Leblanc, Anne Cécile Meunier, Julien Frouin, James Taillebois, Kyle Shankle, Imtiyaz Khanday, Raphael Mercier, Venkatesan Sundaresan ve Emmanuel Guiderdoni, 27 Aralık 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-35679-3
Çalışma, Innovative Genomics tarafından finanse edilmiştir. Enstitü ve France-Berkeley Fonu.