Kraj reproduktivnog perioda, kada nastaju cveće i plodovi, ključni je trenutak u životnom ciklusu biljaka. Međutim, faktori koji kontrolišu ovaj proces moraju se bolje razumeti.
Istraživački tim predvođen Istraživačkim institutom za molekularnu i ćelijsku biologiju biljaka (IBMCP), zajedničkog centra Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (Španski nacionalni istraživački savet; CSIC) i Universitat Politecnica de Valencia (UPV), otkrio je da gen koji se zove FUL kontroliše trajanje reproduktivne faze kod useva kao što je grašak. Ovaj gen bi se mogao koristiti kao biotehnološko sredstvo za produženje ove faze, čime se povećava proizvodnja voća i semena u grašku i drugim mahunarkama kao što su leblebija, sočivo ili pasulj.
Rad je objavljen u časopisu PNAS.
Jednogodišnje biljke imaju samo jednu reproduktivnu sezonu, proizvodeći cveće i plodove. Naučnici traže genetske faktore koji uzrokuju da biljke prestanu da cvetaju kako bi kontrolisali dužinu svoje reproduktivne faze. Pre nekoliko godina, grupa koju je predvodila Kristina Ferandiz, profesorka istraživanja CSIC na IBMCP, identifikovala je gen koji se zove FUL (FRITFULL) kao važan regulator zaustavljanja cvetanja.
„Prve studije su sprovedene samo u Arabidopsisu, laboratorijskoj biljci od agronomskog interesa“, priseća se Ferandiz. „Želeli smo da znamo da li je ova funkcija FUL-a ista kod drugih vrsta, posebno vrsta useva, i da li bismo mogli da iskoristimo ovo znanje da generišemo biljke koje duže proizvode cveće i plodove, i stoga imaju veći prinos“, rezimira ona.
U tom cilju, tim koji je predvodio istraživač CSIC-a Francisco Madueno u IBMCP-u, uključujući francuske i kanadske naučnike, proučavao je ulogu gena FUL u biljkama graška, mahunarki visoke nutritivne vrednosti.
„Videli smo da mutacije koje dovode do gubitka funkcije FUL gena u grašku dovode do toga da biljke mnogo duže proizvode cveće, a samim tim i plodove. To nam govori da FUL kontroliše trajanje reproduktivne faze ne samo u laboratorijske biljke Arabidopsis, ali i kod drugih vrsta, uključujući useve“, objašnjava Ferandiz.
„Produžena proizvodnja cveća i voća znači da kod određenih sorti graška mutacije u genima FUL mogu udvostručiti proizvodnju semena, sa identičnim nutritivnim karakteristikama kao i biljke koje nisu mutirane, kako u stakleniku, tako i na polju“, kaže ona.
Autori istraživanja naglašavaju da su za dobijanje mutacija u analiziranim genima FUL koristili banke mutanta dobijene klasičnim metodama bez generisanja transgenih biljaka.
Kao rezultat toga, „metod za dobijanje novih biljnih sorti može se zasnivati na tradicionalnoj mutagenezi, koja se koristi danas i u ovoj studiji, ili na uređivanju gena pomoću CRISPR-a, najperspektivnijeg i najmoćnijeg alata za preciznu poljoprivredu u bliskoj budućnosti“, kaže Madueno.
„Potencijalna primena ovih rezultata je korišćenje gena FRUITFULL kao biotehnološkog alata za poboljšanje prinosa mahunarki. Najznačajnije povećanje prinosa semena primećeno je kod sorti graška srednjeg prinosa. Nasuprot tome, kod sorti visokog prinosa , koji već imaju veoma visok prinos, efekat mutacija u FUL genima je mali“, kaže Ferandiz.
Za istraživače IBMCP-a, FRUITFULL geni bi mogli biti od koristi za brzo i direktno poboljšanje sorti mahunarki. Veoma su vredni jer imaju zanimljive karakteristike, kao što su visoka otpornost na patogene ili sušu, ali se trenutno ne koriste zbog niskih prinosa.
„Mutiranje FUL gena u ovim sortama bi ih najverovatnije učinilo i visokoprinosnim i korisnim za poljoprivredu. Ovo bi moglo biti veoma važno s obzirom na izazove sa kojima se suočavamo u kontekstu klimatske krize i potrebe da se razviju sorte koje to bolje mogu da izdrže“, kažu istraživači.
