VALENCIA, 2. April (EUROPA PRESS) –
Ein Forschungsteam unter der Leitung des Instituts für Molekular- und Zellbiologie der Pflanzen (IBMCP) – einem gemeinsamen Zentrum des Obersten Rates für wissenschaftliche Forschung (CSIC) und der Polytechnischen Universität Valencia (UPV) – hat bewiesen, dass ein Gen namens FUL das kontrolliert Dauer der Fortpflanzungsphase bei Nutzpflanzen wie der Erbse.
Dies würde es ermöglichen, dieses Gen als biotechnologisches Werkzeug zu nutzen, um diese Phase zu verlängern und so die Produktion von Früchten und Samen in Erbsen und anderen Hülsenfrüchten wie Kichererbsen, Linsen oder Bohnen zu steigern. Die Arbeit wird heute in der Zeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)“ veröffentlicht.
Das Ende der Fortpflanzungsperiode, in der Blüten und Früchte entstehen, ist von entscheidender Bedeutung im Lebenszyklus von Pflanzen. Die Faktoren, die diesen Prozess steuern, sind jedoch nicht genau bekannt.
Einjährige Pflanzen haben eine einzige Fortpflanzungsperiode, in der sie Blüten und Früchte produzieren. Wissenschaftler suchen nach genetischen Faktoren, die dazu führen, dass Pflanzen nicht mehr blühen und so die Länge ihrer Fortpflanzungsphase steuern. Die von CSIC-Forschungsprofessorin Cristina Ferrándiz am IBMCP geleitete Gruppe identifizierte vor einigen Jahren ein Gen namens FUL (Fruitfull, fruchtbar auf Englisch) als einen sehr wichtigen Regulator des Blühstopps.
„Die ersten Studien wurden nur an Arabidopsis durchgeführt, einer Laborpflanze ohne agronomisches Interesse“, erinnert sich Ferrándiz in einer Erklärung.
„Wir wollten wissen, ob diese Funktion von FUL auch bei anderen Arten, insbesondere bei Nutzpflanzen, gleich ist und ob wir dieses Wissen nutzen können, um Pflanzen zu erzeugen, die länger Blüten und Früchte produzieren und damit einen höheren Ertrag erzielen“, fasst er zusammen .
Zu diesem Zweck haben sie zusammen mit dem Team um den CSIC-Forscher am IBMCP Francisco Madueño und anderen französischen und kanadischen Wissenschaftlern die Rolle des FUL-Gens in Erbsenpflanzen untersucht, einer Hülsenfrucht mit hohem Nährwert.
„Wir haben gesehen, dass die Mutationen, die den Funktionsverlust der FUL-Gene in Erbsen verursachen, dazu führen, dass die Pflanzen viel länger Blüten und damit Früchte produzieren. Dies zeigt uns, dass FUL nicht nur die Dauer der Fortpflanzungsphase steuert.“ bei der Laborpflanze Arabidopsis, aber auch bei anderen Arten, darunter Nutzpflanzen“, erklärt Ferrándiz.
„Die verlängerte Produktion von Blüten und Früchten bedeutet, dass Mutationen in den FUL-Genen bei bestimmten Erbsensorten die Samenproduktion verdoppeln können, mit identischen Ernährungseigenschaften wie nicht mutierte Pflanzen, sowohl in Gewächshäusern als auch bei Pflanzen, die auf dem Land angebaut werden, “ er sagt.
Die Autoren dieser Arbeit, die in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift PNAS veröffentlicht wurde, betonen, dass sie zur Gewinnung der Mutationen in den analysierten FUL-Genen Mutantenbanken verwendeten, die mit klassischen Methoden gewonnen wurden, ohne dass transgene Pflanzen erzeugt werden mussten.
So „kann die Methode zur Gewinnung neuer Pflanzensorten auf der traditionellen Mutagenese basieren, wie sie heute und auch in dieser Studie verwendet wird, oder auf der Genbearbeitung mit CRISPR, dem vielversprechendsten und leistungsstärksten Werkzeug für die Präzisionslandwirtschaft in naher Zukunft“, rückt Francisco Madueño vor.
Die potenzielle Anwendung dieser Ergebnisse besteht darin, die Fruitfull-Gene als biotechnologisches Werkzeug zur Verbesserung des Ertrags von Kulturhülsenfrüchten zu nutzen. Wir haben den größten Anstieg des Samenertrags bei Erbsensorten mit mäßiger Produktion beobachtet, während bei Erbsensorten mit hohem Ertrag bereits mit a „Bei sehr hoher Produktion ist der Effekt der Mutationen in den FUL-Genen gering“, betont Ferrándiz.
Für IBMCP-Forscher könnten Fruitfull-Gene sehr nützlich sein, um schnell und direkt Sorten von Hülsenfrüchten zu verbessern, die sehr wertvoll sind, weil sie interessante Eigenschaften wie eine hohe Resistenz gegen Krankheitserreger oder Trockenheit besitzen, die aber derzeit nicht verwendet werden, weil sie eine geringe Produktion haben.
„Eine Mutation der FUL-Gene in diesen Sorten würde sie höchstwahrscheinlich auch zu ertragreichen und für die landwirtschaftliche Nutzung geeigneten Sorten machen. Dies kann von großer Bedeutung sein, wenn wir die Herausforderungen berücksichtigen, denen wir uns aufgrund der Klimakrise gegenübersehen, und die Notwendigkeit, Sorten zu erzeugen, die das können.“ besser unterstützen“, behaupten sie.
