Dieses Gnarly, Mutierte Maispflanze könnte schwerwiegende Auswirkungen auf die Erträge haben

Nach Jacksons Präsentation Ein russischer Maiszüchter, der im Publikum gewesen war, suchte Jackson auf und erzählte von einer seltsamen Maispflanze, über die er in einem Testfeld zu Hause gestolpert war. Die Pflanze hatte kleine Ohren mit unorganisierten, chaotische Reihen von Kernen, was auf ein Stammzellproblem hindeutet. Könnte es für Jacksons Forschung relevant sein?

Letztlich, eine Probe dieses seltsamen russischen Maises fand seinen Weg zu Jackson, der später der Fakultät des Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) in der Nähe von New York City beitrat. Er hielt sich am russischen Mais fest, aber, mit anderer genetischer Forschung beschäftigt, ließ es jahrelang auf dem hinteren Bunsenbrenner.

Und da stand es bis vor ein paar Jahren, als Jackson und seine Labormitarbeiter ihre Aufmerksamkeit darauf richten konnten. Früh genug, Sie hatten entdeckt, dass dem russischen Mais ein bisher unbekanntes Gen fehlt, die sie FEA3 nannten. Außerdem, Die Entdeckung dieses neuen Gens führte zur Entdeckung eines neuen Signalweges, der die Stammzellproduktion reguliert und einen direkten Einfluss darauf hat, wie viel Mais eine Maispflanze Ihnen liefert.

Die Forschung, die Jackson als die aufregendste bezeichnet hat, an der er seit mehr als 20 Jahren im Labor beteiligt war, wurde am Montag in der Zeitschrift veröffentlicht Naturgenetik . Wenn Sie Pflanzengenetiker sind, die Wissenschaft selbst ist spannend. Frühere Forschungen hatten die Existenz dieses neuen Signalweges nahegelegt. zum Beispiel, aber niemand hatte es je zuvor gefunden. Und, im Gegensatz zu den anderen wichtigen Signalwegen von Pflanzenstammzellen, das neu entdeckte beinhaltet von außen gesendete Signale, nicht im Inneren, die Stammzellpopulation. (Jacksons Analogie:Stellen Sie sich vor, wie ein Haus gebaut wird, die Ziegel und Mörtel senden Anregungen und Ratschläge an die Architekten und Bauherren zurück.)

Für die rund 7,4 Milliarden Menschen auf der Erde, die keine Genetiker sind, aber Lebensmittel essen, Die Relevanz dieser Forschung liegt darin, dass Jackson und seine Kollegen ihre neue Entdeckung nutzten, um Maispflanzen mit größeren Ähren und mehr Körnern zu züchten, die im Vergleich zu Kontrollpflanzen eine Ertragssteigerung von fast 50 Prozent zeigten.

„Es ist extrem aufregend, dass dies eine reale Anwendung haben kann, “ erzählt Jackson Moderner Bauer im Telefoninterview.

Nur ein bisschen mehr Wissenschaft hier:Der seltsame russische Mais, der Jackson führte et al. zu dieser Entdeckung hatte deformierte Ohren und eine dürftige Ausbeute. Sein FEA3-Gen funktionierte überhaupt nicht, aufgrund einer natürlichen Mutation, und als Ergebnis, die Pflanze wuchs viel zu viele Stammzellen für ihr eigenes Wohl. Im Labor, jedoch, Jackson und seinen Kollegen gelang es, Maispflanzen mit „schwachen Allelen“ des FEA3-Gens zu entwickeln. Bei diesen Pflanzen, das FEA3-Kontrollsystem reguliert die Stammzellproduktion mit leichterem Griff, was zu einem Stammzellenschub führt, der größere Ohren und höhere Erträge ohne die negativen Auswirkungen - wie ungeordnete, weniger effiziente Kernanordnung am Kolben – verursacht durch Amok gegangene Stammzellen.

Jackson bezeichnet die Forschung als die aufregendste, an der er seit weit über 20 Jahren beteiligt war.

Dies bedeutet nicht, dass die Maisbauern mit diesem schwachen FEA3-Mais in der nächsten Saison die Erträge um 50 Prozent steigern werden. jedoch.

„Wir können nicht garantieren, dass sie den gleichen Zuwachs haben, wenn sie in eine landwirtschaftliche Umgebung gehen. “, sagt Jackson.

Für eine, die auf den Testfeldern von CSHL verwendeten Kontrollpflanzen sind nicht die gleichen Sorten, die für die kommerzielle Produktion verwendet werden. Zweitens, Der Prozess, wissenschaftliche Entdeckungen vom Labor ins Maisfeld zu verlagern, ist langwierig und rigoros.

Diese Aufgabe ist im Gange, jedoch. DuPont Pioneer – ein großes Saatgutunternehmen mit Sitz in Iowa und einer von mehreren Geldgebern der gerade veröffentlichten FEA3-Forschung – hat damit begonnen, „schwache FEA3-Allele in potenziell kommerziell relevante Hybride umzuwandeln und detaillierte Ertragstests zu [arrangieren], “ schreibt Dr. Bob Meeley, leitender Forschungsleiter, in einer E-Mail.

Meeley – einer von Jacksons 13 Co-Autoren des Papiers – lehnte es ab, vorherzusagen, wie lange es dauern könnte, bis schwache FEA3-Maissorten auf den Markt kommen. Er erklärte, dass der Prozess der Entwicklung einer kommerziellen Sorte die Rückkreuzung von schwachem FEA3-Mais in mehrere verschiedene Linien beinhaltet. gefolgt von mindestens zwei aufeinanderfolgenden Jahren ausführlicher Tests an verschiedenen Orten.

Meeley fügte hinzu, dass das Unternehmen "keine Erwartungen an einen so dramatischen Anstieg" habe, wie es in der akademischen Forschung beobachtet wurde. äußerte sich jedoch optimistisch über sein Potenzial.

„Angesichts der Einzigartigkeit von [Jacksons Entdeckung], Ich teile seine Begeisterung, dass wir mehr Forschung betreiben können, um viele Hypothesen über Reproduktionspotenzial und Ertrag zu testen. “ fügt Meeley hinzu.

Schließlich, Jackson und seine Kollegen zeigten auch, dass die FEA3 vorhanden ist und dieselbe Funktion in erfüllt Arabidopsis , ein kleines, schnell wachsende Pflanze, die er als „Fruchtfliege der Pflanzengenetik“ bezeichnete. Dies deutet darauf hin, dass die selektive Züchtung schwacher Allele von FEA3 es Landwirten ermöglichen könnte, Ertragssteigerungen bei allen Grundnahrungsmitteln zu erzielen. nicht nur Mais. Und das könnte, theoretisch, ermöglichen es ihnen, mehr Menschen von der gleichen Anbaufläche zu ernähren.

Für Jackson, Die potenzielle Steigerung der weltweiten Nahrungsmittelversorgung ist ein lohnender Nebeneffekt seiner Arbeit, aber nicht unbedingt das, was ihn morgens aus dem Bett holt.

„Meine Hauptmotivation ist herauszufinden, wie diese Gene funktionieren, " er sagt.