2018-ban kínai kutatók bemutattak egy rizsfajtát, amely több éven át aratható, ám ennek a változatnak a létrehozása évtizedek hagyományos nemesítési munkáját igényelte – írja a Science.

A folyamat meggyorsításához egy vadonélő vajból „vettek át” géneket. Ezzel lehetővé vált új, különböző régiókhoz és termesztési körülményekhez igazított évelő rizsfajták létrehozása. Most a kutatók megmutatták, hogy ez lehetséges. A Science folyóiratban megjelent tanulmányban egy kutatócsoport két olyan gént azonosított, amelyek segítik a vad rizst (Oryza rufipogon) abban, hogy évről évre újra növekedjen. Ezeket a géneket beépítették a termesztett rizsbe (Oryza sativa), amely így egy kulcsfontosságú évelő tulajdonságot kapott: képes leállítani a virágzást, majd újra vegetatív növekedésbe kezdeni, ahelyett hogy elpusztulna virágzás után, ahogyan az az egynyári növényekre jellemző.

„Ez egy igazán jelentős előrelépés” – mondta a Saint Louis Egyetem növénybiológusa, Allison Miller, aki nem vett részt a kutatásban. „A kirakós egy nagyon fontos darabját találták meg.” Ugyanakkor hozzátette, hogy még nincs vége a kutatásnak. Az évelő rizs ugyanis a nyugalmi időszak után egyelőre nem hoz termést.

A rizs és más gabonák évelővé alakítása azt jelenti, hogy több ezer évnyi szelekciós nemesítést kell „visszafordítani”.

Az új tanulmányban Bin Han növénygenetikus és Jia-Wei Wang fejlődésbiológus a Kínai Tudományos Akadémia Molekuláris Növénytudományi Kiválósági Központjából együtt dolgoztak azon, hogy az évelőséget szabályozó géneket azonosítsák a rizsben. Először egy jól ismert vad rizsváltozatot, az O. rufipogon-t kereszteztek egy termesztett rizsfajtával, így sok olyan utódot hoztak létre, amelyek mindegyike tartalmazott egy-egy kisebb DNS-szakaszt a vad fajból.

Évelő, de nem terem újra

A kifejlett növények közül kiválasztottak egyet, a G43 jelűt, amely képes volt leállítani a virágzást és újra vegetatív növekedésbe kezdeni.

Minden rizsnövénynek – még a termesztett egynyáriaknak is – van egy rövid „második élete”. A betakarítás után új hajtásokat (úgynevezett sarjhajtásokat) hoznak, amelyek szintén képesek termést adni, bár kisebb mennyiségben (ez az ún. sarjútermés). A Han és Wang által létrehozott G43 azonban rendkívül termékeny volt ebből a szempontból: körülbelül 70 ilyen másodlagos hajtást hozott, szemben az egynyári szülőfajta mintegy tucatnyi hajtásával.

A kutatók feltérképezték a késői növekedésért felelős géneket az 1-es kromoszóma egy szakaszán, amelyet „végtelen ágak és sarjak” (EBT1) régiónak neveztek el. Mélyebb vizsgálattal két konkrét gént azonosítottak: a MIR156B és a MIR156C géneket. Ezek mikroRNS-eket termelnek, amelyek bizonyos messengerRNS-ekhez kötődnek, és egy géncsaládon belül azokat a géneket szabályozzák, melyek a fiatal növény termőre fordulásának idejét határozzák meg.

Han szerint nem lenne meglepő, ha hasonló mechanizmust más évelő gabonákban is találnának. Például egy már az 1920-as években felfedezett kukoricamutáns, a Corngrass1, bokros, folyamatos növekedést mutat, és valószínűleg hasonló gének működnek benne.

A kutatók nem adják fel

A G43 növény még mindig inkább egynyári módon nő, egyenesen felfelé, nem pedig szétterülve a talajon, ami a vad rizs esetében lehetővé teszi az hajtások legyökerezését, és ezáltal új növények létrejöttét. Ennek megváltoztatására a kutatók két további gént (PROG1 és TIG1) adtak hozzá a vad rizsből. Az így létrejött növények már a vad típushoz hasonló, talajon elterülő növekedést mutattak, és egy kétéves szántóföldi kísérlet végéig életben maradtak, ami biztató jel az élettartamukra nézve.

Ennek ellenére Moto Ashikari növénygenetikus lenyűgözőnek tartja az előrelépést: „Ez meggyőző bizonyíték arra, hogy az egynyári növényeket genetikai módszerekkel évelővé lehet alakítani.”

A kutatók szerint azonban további génekre van szükség. Jelenleg olyan géneket keresnek, amelyek visszaállíthatják a termékenységet, valamint vizsgálják a gyökerekben és gyöktörzsekben működő géneket is, hogy ezek hogyan segíthetik az évelő növekedést és más kedvező tulajdonságokat.

Ha a biotechnológia segít kitölteni ezeket a hiányzó darabokat, akkor végre megoldódhat az a „kirakós”, amely egy gazdaságilag is életképes évelő rizs létrehozásához szükséges.