Pracownicy DANKO Hodowla Roślin Sp. z o.o. są częścią międzynarodowego konsorcjum, którego celem jest uczynienie tego zboża bardziej atrakcyjnym dla rolników i dostosowanie go do wyzwań związanych ze zmianami klimatu. Prowadzone badania dostarczają narzędzi do precyzyjnego wykorzystania dominującego genu karłowatości Ddw1 w hodowli żyta oraz nowych informacji na temat sposobu jego działania.
Choryń. Uprawa żyta ma długą historię w Europie Środkowej i Północnej. Bardzo popularne są różne rodzaje chleba wykonane z tego dość mało wymagającego krewnego pszenicy. Międzynarodowe konsorcjum badawcze o nazwie RYE-SUS, którego DANKO Hodowla Roślin Sp. z.o.o. jest jednym z jedenastu partnerów, podejmuję próbę wytworzenia i oceny roślin żyta o ulepszonej architekturze w celu utrzymania konkurencyjności uprawy żyta w zmieniającym się klimacie. Oprócz wyjątkowych cech żyta, takich jak: zimotrwałość czy niewielkie wymagania glebowe, projekt RYE-SUS ma na celu optymalizację odporności na wyleganie i tolerancji na suszę.
Jednym z kluczowych czynników w tej dziedzinie jest zmniejszenie wysokości rośliny. Badacze ufają przełomowi, który opisują w artykule opublikowanym niedawno w czasopiśmie „Frontiers in Plant Science”. Naukowcy zastosowali nowoczesną technologię sekwencjonowania do kompleksowego scharakteryzowania półkarłowych i wysokich genotypów żyta. Po raz pierwszy uzyskali wgląd w to, jak hormon wzrostu giberelina reguluje wysokość rośliny na poziomie molekularnym. Aktywność genu z biosyntezy gibereliny jest znacznie zwiększona u żyta niosącego gen karłowatości Ddw1. „Wykorzystaliśmy tę wiedzę do opracowania nowych narzędzi selekcji. Dzisiaj jesteśmy w stanie wdrożyć gen Ddw1 do elitarnych materiałów żyta z precyzją, która wcześniej nie była możliwa ”, mówi dr Bernd Hackauf z Instytutu Julius Kühn.
W połowie XX wieku hodowla pszenicy półkarłowej doprowadziła do ogromnego wzrostu plonu, ponieważ krótkie źdźbła mogły utrzymywać bez wylegania znacznie cięższe kłosy. „Chcemy teraz zapoczątkować podobną erę genotypów półkarłowych żyta. Dane molekularne pokazują, że Ddw1 może być kluczem do zwiększenia tolerancji żyta na suszę ”, mówi Hackauf.
Wspólnie ze swoimi partnerami, naukowcom z Instytutu Julius Kühn udało się wprowadzić gen Ddw1 do linii rodzicielskich. W 2019 roku po raz pierwszy w historii wytworzono homozygotyczne pod względem genu Ddw1 nasiona linii rodzicielskich żyta półkarłowego na cytoplazmie Pampa. Kiedy te linie będą dalej krzyżowane, ich potomstwa odziedziczą dominujący gen Ddw1, przez co ich źdźbła ulegną skróceniu.
Produkcja półkarłowych i wysokich linii blisko izogenicznych żyta.
Dzięki krzyżowaniu genetycznie różnych form rodzicielskich, naukowcy mogą wykorzystać tak zwany efekt heterozji: kiedy krzyżuje się homozygotyczne linie rodzicielskie, wigor pierwszego pokolenia mieszańców F1 zwykle znacznie przewyższa formy rodzicielskie. W ten sposób naukowcy rozwijają „Zieloną Rewolucję”, opracowując szczególnie wydajne odmiany mieszańcowe, które prócz zmniejszonej wysokość, łączą inne korzystne cechy. Zgodnie z planem naukowców, hodowla wysokowydajnych odmian mieszańcowych o wysokiej odporności na sporysz i obniżonej wysokość pozwoli w przyszłości zrezygnować z używania regulatorów wzrostu oraz zmniejszyć koszty energii podczas zbioru i suszenia ziarna po zbiorach. Aby móc przewidzieć wydajność żyta w różnych warunkach klimatycznych, eksperci JKI, w ramach projektu RYE-SUS, opracują pierwszy model wzrostu i rozwoju żyta. Prócz wyżej wymienionych aspektów zbadane zostaną także: system korzeniowy oraz genetyczne i molekularne podstawy zimotrwałości żyta.
Informacje ogólne
W skali globalnej, żyto jest mało wykorzystanym zbożem. W europejskiej produkcji zbóż stanowi mniej niż 2,5%. Jednak, w niektórych warunkach, na przykład na glebach lekkich i bardziej suchych, ze względu na bardzo dobrze rozwinięty system korzeniowy żyto lepiej nadaje się do produkcji ziarna niż inne zboża. Obecnie uprawiane odmiany żyta są szczególnie dotknięte skutkami zmian klimatu, takimi jak: susza, fale upałów lub silne opady. Jednak, jako zboże obcopylne, żyto ma duży potencjał adaptacji do zmian klimatycznych ze względu na bogatą różnorodność genetyczną. Do tej pory hodowla mieszańcowa żyta koncentrowała się na poprawie wysokości plonu ziarna oraz odporności na rdzę i sporysz. Żyto jest wykorzystywane jako ziarno do produkcji chleba, pasza dla zwierząt i substrat do produkcji energii odnawialnej.
Partnerzy RYE SUS
Julius Kühn Institute, Germany
HYBRO Saatzucht GmbH & Co. KG, Germany
Universität für Bodenkultur Wien, Austria
Agriculture and Agri-Food Canada, Lethbridge Research and Development Centre, Canada
Estonian Crop Research Institute, Jõgeva plant breeding, Estonia
Natural Resources Institute Finland, Production systems, Finland
DANKO Hodowla Roślin Sp. z o.o. Zakład Hodowli Roślin Choryń, Poland
Saatzucht LFS Edelhof, Austria
Norwegian Institute of Bioeconomy, Research Department of Grain and Forage Seed, Norway
Boreal Plant Breeding Ltd, Finland
University of Saskatchewan, Department of Plant Science, Canada
Projekt RYE-SUS otrzymał finansowanie z Unii Europejskiej w ramach programu Horyzont2020 Badania i Rozwój – Umowa Projektu Nr. 771134.
Pismiennictwo
Braun EM, Tsvetkova N, Rotter B, Siekmann D, Schwefel K, Krezdorn N, Plieske J, Winter P, Melz G, Voylokov AV, Hackauf B (2019) Gene Expression Profiling and Fine Mapping Identifies a Gibberellin 2-Oxidase Gene Co-segregating With the Dominant Dwarfing Gene Ddw1 in Rye (Secale cereale L.). Front Plant Sci. 10:857. doi: 10.3389/fpls.2019.00857.
Kontakt
DANKO Hodowla Roślin Sp. z o.o., Zakład Hodowli Roślin o. Choryń
Monika Hanek – Koordynator
Choryń 27
64-000 KOŚCIAN
Telefon: +48 65 513 48 88, +48 65 543 18 13
Fax: +48 65 513 48 06
E-Mail: monika.hanek@danko.pl
Twitter: @RYE_SUS
