Naukowcy z University of Maryland odkryli gen, który może radykalnie zwiększyć wydajność jednej z najważniejszych roślin uprawnych świata. Dzięki jego aktywacji pszenica zaczyna wytwarzać kilka ziaren tam, gdzie zwykle rośnie tylko jedno – co w praktyce może potroić plony bez konieczności zwiększania powierzchni pól. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences.
Pszenica na nowe czasy
Historia odkrycia zaczęła się od obserwacji niezwykłej odmiany pszenicy chlebowej, która powstała spontanicznie i wyróżniała się nietypową budową kłosów. W miejscu, gdzie zwykle rozwija się jedno ziarno, ta roślina wytwarzała trzy. Dla rolników był to fenomen, ale dla naukowców – zagadka.
Czytaj też: Plazma ocali ziemskie uprawy. Niesamowity pomysł tureckich nastolatków
Zespół badaczy z Maryland przeprowadził szczegółową analizę genomu tej odmiany i porównał ją z DNA klasycznej pszenicy. W efekcie zidentyfikowano kluczowy gen o nazwie WUSCHEL-D1 (WUS-D1). W typowej pszenicy pozostaje on nieaktywny, natomiast w tej wyjątkowej odmianie został uruchomiony na bardzo wczesnym etapie rozwoju kwiatów, powodując ich rozrost i umożliwiając powstawanie dodatkowych struktur, które przekształcają się w ziarna.
Prof. Vijay Tiwari, współautor badania z University of Maryland, mówi:
Znalezienie dokładnej podstawy genetycznej tej cechy otwiera drogę dla hodowców, by wprowadzić ją do nowych odmian pszenicy, zwiększając liczbę ziaren w kłosie i ogólny plon.
Wyniki badań mają ogromne znaczenie w kontekście globalnego bezpieczeństwa żywnościowego. Pszenica jest podstawą diety ponad 1/3 populacji świata, ale jej plony od lat rosną zbyt wolno, by nadążyć za wzrostem zapotrzebowania. Ograniczona powierzchnia gruntów, degradacja gleb i zmiany klimatu sprawiają, że tradycyjne metody intensyfikacji produkcji stają się coraz mniej skuteczne.
Odkrycie genu WUS-D1 może dać hodowcom zupełnie nowe narzędzie. Dzięki technikom edycji genów, takim jak CRISPR, można będzie precyzyjnie sterować jego aktywnością, tworząc odmiany pszenicy, które dają więcej ziaren przy tym samym nakładzie ziemi, wody i nawozów.
Prof. Vijay Tiwari dodaje:
Dzięki poznaniu mechanizmu działania tego genu możemy pracować nad stworzeniem bardziej wydajnych i opłacalnych odmian hybrydowych. To ekscytująca droga do poprawy plonów pszenicy i zwiększenia globalnej produkcji żywności.
Badacze podkreślają, że odkryty mechanizm nie musi ograniczać się tylko do pszenicy. W przyszłości podobne strategie można będzie zastosować w przypadku ryżu, jęczmienia czy kukurydzy – zbóż, które odgrywają równie istotną rolę w światowym systemie żywnościowym. Jeśli aktywacja genu WUS-D1 okaże się stabilna i bezpieczna w warunkach polowych, może to oznaczać początek nowej ery w hodowli roślin. Już teraz zespoły badawcze z różnych krajów planują sprawdzić, jak ten sam mechanizm działa w innych gatunkach.
Warto wspomnieć, że światowe zapotrzebowanie na pszenicę rośnie o około 2 proc. rocznie, a produkcja – o połowę wolniej. Wobec postępujących zmian klimatu i wyczerpywania zasobów naturalnych, każde rozwiązanie pozwalające zwiększyć wydajność bez ekspansji upraw staje się kluczowe.