Finansowani ze środków unijnych brytyjscy i francuscy naukowcy zidentyfikowali "odżywczy gen" odpowiedzialny za transport substancji odżywczych z rośliny do nasion. Nowe odkrycie, zaprezentowane w czasopiśmie Current Biology, może pomóc w zwiększeniu światowej produkcji żywności i nie pozostaje bez znaczenia również dla bezpieczeństwa żywności.

Po raz pierwszy naukowcom udało się zidentyfikować gen o nazwie Meg1, który reguluje optymalną ilość substancji odżywczych przechodzących z rośliny macierzystej kukurydzy do potomnych.

Badania zostały dofinansowane przez Komisję Europejską z budżetu działania "Wykorzystanie reprodukcji w celu doskonalenia roślin uprawnych" domeny Żywność i Rolnictwo w ramach Europejskiego Programu Współpracy w Dziedzinie Badań Naukowo-Technicznych (COST). Program COST, którego zadanie polega na koordynacji krajowych programów badawczych na szczeblu europejskim, korzysta ze wsparcia Dyrekcji Generalnej ds. Badań Naukowych i Innowacji. Głównym celem jest redukcja rozdrobnienia inwestycji w europejskie badania naukowe oraz otwarcie Europejskiej Przestrzeni Badawczej (ERA) na światową współpracę.

Ekspresja genu Meg1, w odróżnieniu od większości genów, których ekspresja ma miejsce zarówno na chromosomach matczynych, jak i ojcowskich, zachodzi wyłącznie na chromosomach matczynych. Ta niezwykła forma ekspresji genów jednego rodzica, zwana imprintingiem, nie ogranicza się do roślin. Dotyczy również niektórych genów człowieka, o których wiadomo, że regulują kształtowanie się łożyska w celu sterowania zaopatrzeniem rozwijającego się płodu w matczyne substancje odżywcze.

Chociaż naukowcy wiedzą od pewnego czasu o istnieniu takich genów z rodzicielskim piętnem genomowym u ludzi i innych ssaków, po raz pierwszy zidentyfikowano w królestwie roślin gen równoległy, który reguluje zaopatrzenie rozwijających się nasion w substancje odżywcze.

Wyniki tych nowych badań oznaczają, że naukowcy mogą skupić się teraz na wykorzystaniu tego genu i poznawaniu mechanizmu jego ekspresji, aby uzyskać większe nasiona i podnieść wydajność ważnych roślin uprawnych.

Jeden z autorów raportu z badań, dr Jose Gutierrez-Marcos z Uniwersytetu w Warwick, powiedział: "Odkrycia mają istotne znaczenie dla światowego rolnictwa i bezpieczeństwa żywności, bowiem naukowcy dysponują obecnie specjalistyczną wiedzą molekularną, by manipulować tym genem w tradycyjnej uprawie roślin lub z wykorzystaniem innych metod w celu poprawy cech nasion, np. zwiększenie uzysku biomasy nasion. Poznanie rozwoju nasion kukurydzy i innych zbóż - na przykład ryżu czy pszenicy - ma istotne znaczenie, gdyż stanowią one podstawowe pożywienie ludzi na całym świecie. Aby zaspokoić zapotrzebowanie rosnącej populacji na świecie w nadchodzących latach, naukowcy i hodowcy muszą połączyć swe siły w celu zabezpieczenia i zwiększenia produkcji rolnej."

Kolejny autor raportu, profesor Hugh Dickinson z Uniwersytetu Oksfordzkiego zauważa: "Podczas gdy identyfikacja MEG1 sama w sobie jest ważnym odkryciem, stanowi również prawdziwy przełom w odkrywaniu złożonych ścieżek genów, które regulują zaopatrzenie nasion w substancje odżywcze i ich zawartość w nasionach."

Chociaż najbardziej pożądane cechy roślin uprawnych są poligeniczne, nie ma żadnego narzędzia hodowlanego, które umożliwiłoby skuteczne utrwalenie cech wielogenowych w kolejnych pokoleniach. Pośród kilku reprodukcyjnych strategii utrwalania pożądanych systemowych cech agronomicznych, jednym z najlepszych wyborów jest produkcja nasion klonowanych. Umożliwia ona natychmiastowe utrwalenie całego genomu najlepszych roślin.

Nadrzędnym celem programu COST jest umożliwienie synergii wzajemnie powiązanej, europejskiej i międzynarodowej, wiedzy eksperckiej, aby lepiej poznać mechanizmy płciowej/apomiktycznej reprodukcji roślin i ułatwić wykorzystanie tej pogłębionej wiedzy w opracowywaniu nowych podejść w rolnictwie i przemyśle spożywczym w celu podniesienia wydajności roślin uprawnych.

© Unia Europejska 2005 - 2012

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Costa, L. M. et al., 'Maternal Control of Nutrient Allocation in Plant Seeds by Genomic Imprinting', Current Biology, 2012. DOI: 10.1016/j.cub.2011.11.059