تولید برنج هیبریدی با کارایی 95 درصدی

یک گروه بین‌المللی از محققان، به موفقیت 95 درصدی در بازتولید گونه تجاری هیبریدی برنج از طریق بذر دست یافته‌اند.

به گزارش تکناک، این پیشرفت، پتانسیل کاهش هزینه بذر برنج هیبریدی را دارد و گونه های برنج پرمحصول و مقاوم به بیماری را برای کشاورزان با منابع محدود در سراسر جهان در دسترس قرار می دهد.

محصولات تولید شده برنج هیبریدی نسل اول، اغلب عملکرد بهتری را در مقایسه با گونه های اصلی خود نشان می‌دهند که به آن «نیروی هیبریدی» می‌گویند. با این حال، هنگامی که هیبریدها برای نسل دوم پرورش داده می شوند، این پیشرفت ادامه نمی یابد. در نتیجه، کشاورزانی که مایل به استفاده از گونه های گیاهی هیبریدی با عملکرد بالا هستند، باید در هر فصل بذرهای جدید خریداری کنند.

برنج، غذای اصلی نیمی از جمعیت جهان است که نسبتاً محصولی پرهزینه است .گوردف خوش، استاد بازنشسته در گروه علوم گیاهی در دانشگاه کالیفرنیا، گفت: مزایای هیبرید برنج هنوز به بسیاری از کشاورزان جهان نرسیده است. خوش با کار در مؤسسه تحقیقات بین المللی برنج از سال 1967 تا زمان بازنشستگی در دانشگاه UC Davis در سال 2002، تلاش هایی را برای تولید انواع جدید برنج پرمحصول انجام داد، و به پاسداشت تحقیقاتش، جایزه جهانی غذا را در سال 1996 دریافت کرد.

برای تولید برنج هیبریدی، یک راه حل ، تکثیر هیبریدها به عنوان کلون هایی است که از نسلی به نسل دیگر بدون تولید مثل بیشتر، بطور یکسان باقی می مانند. بسیاری از گیاهان وحشی می توانند بذرهایی تولید کنند که شبیه به خودشان هستند که به این فرآیند آپومیکسیس می گویند.

خوش گفت: هنگامی که هیبرید را دارید، اگر بتوانید آپومیکسیس را القا کنید، می توانید آن را هر سال بکارید.

با این حال، انتقال آپومیکسیس به یک گیاه زراعی به سختی انجام می شود.

یک قدم تا تولید دانه های هیبریدی کلون شده

در سال 2019، تیمی به رهبری پروفسور Venkatesan Sundaresan و دستیار پروفسور Imtiyaz Khanday در دپارتمان‌های زیست‌شناسی گیاهی و علوم گیاهی دانشگاه UC Davis به آپومیکسیسی در گیاهان برنج دست یافتند که حدود 30 درصد از آن دانه‌ها شبیه‌سازی شده بودند.

Sundaresan، Khanday و همکارانش در فرانسه، آلمان و غنا اکنون با استفاده از یک گونه تجاری ترکیبی برنج، به راندمان کلونال 95 درصدی دست یافته‌اند و نشان داده‌اند که این فرآیند می‌تواند حداقل برای سه نسل ادامه یابد.

فرآیند تک مرحله‌ای شامل اصلاح سه ژن به نام MiMe وجود دارد که باعث می‌شود گیاه از میوز که فرآیندی است که گیاهان برای تشکیل سلول‌های تخمک از آن استفاده می‌کنند، به میتوز که در آن یک سلول به دو نسخه از خود تقسیم می‌شود، تغییر مسیر دهد. یکی دیگر از اصلاحات ژنی باعث ایجاد آپومیکسیس می شود. نتیجه، دانه ای است که می تواند به گیاهی تبدیل شود که از نظر ژنتیکی با والد خود یکسان است.

خوش گفت که این روش به شرکت های تولید کننده ی بذر اجازه می دهد بذرهای هیبریدی را با سرعت بیشتر و در مقیاس بزرگتر تولید کنند و همچنین بذرهایی را تهیه کنند که کشاورزان بتوانند از فصلی به فصل دیگر آن را ذخیره کرده و دوباره بکارند.

Sundaresan گفت:  آپومیکسیس در گیاهان زراعی بیش از 30 سال است که هدف تحقیقات جهانی بوده است زیرا می تواند تولید بذر هیبریدی را برای همه قابل دسترسی باشد. “افزایش حاصله در محصول می تواند بدون نیاز به افزایش استفاده از زمین، آب و کودهای شیمیایی به سطوح ناپایدار، نیازهای جهانی جمعیت رو به افزایش را برآورده کند.

Sundaresan گفت که نتایج را می توان برای سایر محصولات غذایی نیز اعمال کرد. به طور خاص، برنج یک نمونه ژنتیکی برای سایر محصولات مشتق از غلات از جمله ذرت و گندم است که با هم مواد غذایی اصلی جهان را تشکیل می دهند.

خوش در سال 1994 کنفرانسی را در مورد آپومیکسیس در اصلاح برنج ترتیب داد. هنگامی که او در سال 2002 به دانشگاه کالیفرنیا دیویس بازگشت، یک نسخه از مجموعه مقالات کنفرانس را به Sundaresan داد.