de.wedoany.com-Bericht: Dem Forscherteam um Wang Kejian vom Chinesischen Reis Forschungsinstitut ist es kürzlich gelungen, einen Ein-Linien-Hybridreis mit einer stabilen Kloneffizienz von nahezu 100% und normaler Samenbildung zu entwickeln, womit es als erstes den Sprung „von 1 auf 100“ in diesem Bereich geschafft hat. Diese originäre Forschungsergebnisse wurden am 21. Juli in der Zeitschrift „Vita“ veröffentlicht.
Derzeit beträgt die Mindestanforderung an die Reinheit von Hybridreissamen, d.h. den Anteil der Samen, die tatsächlich Heterosis aufweisen (also einen Genotyp, der mit dem der Hybridnachkommen der Eltern übereinstimmt), 97%.
Die Kloneffizienz bezeichnet den Prozentsatz der Samen, deren Genotyp während der künstlich induzierten Apomixis vollständig mit dem der Mutterpflanze übereinstimmt (d.h. Klonsamen). Sie dient als Maß für die technische Erfolgsrate der „Fixierung der Heterosis“ und beeinflusst direkt die Samenreinheit. Im Jahr 2017 lag die Kloneffizienz des von Wang Kejians Team etablierten ersten Apomixis-Systems für Hybridreis weit unter dem Standard für die praktische Anwendung. Um diese Herausforderung zu bewältigen, setzte sich das Team das Ziel „von 1 auf 100“ – einen Ein-Linien-Hybridreis mit einer Kloneffizienz von 100% und einer Samenbildungsrate, die der normaler Pflanzen entspricht.
Wang Kejian erklärte, dass die derzeit weit verbreiteten Drei-Linien- und Zwei-Linien-Hybridreissorten aufgrund der genetischen Aufspaltung in den Nachkommen nicht für die erneute Aussaat verwendet werden können und jährlich auf die künstliche Saatgutproduktion unter Verwendung von männlich sterilen Linien und Restorer-Linien angewiesen sind. Das Kernziel der Ein-Linien-Methode ist es, durch Apomixis die Selbstvermehrung von Hybridpflanzen zur Erzeugung von Klonsamen zu ermöglichen, wodurch die Heterosis fixiert wird und das Prinzip „Einmal hybridisieren, Generationen nutzbar“ verwirklicht wird. Theoretisch würde nur ein einziger Hybridsamen ausreichen, um den Hybridreis kontinuierlich zu nutzen, ohne dass eine jährliche Neuzüchtung erforderlich wäre.
Nach mehrjähriger intensiver Forschung gelang es dem Team, ein endogenes Reisgen zu identifizieren, das sie „Huaxu“ nannten. Dieses Gen kodiert ein für Spermienzellen spezifisches Transkriptionsfaktor-Protein. Die Namensgebung wurde von der Figur Huaxushi aus der chinesischen Mythologie inspiriert, die durch das Betreten einer Fußspur schwanger wurde und Fuxi und Nüwa gebar, was die biologische Eigenschaft der Parthenogenese metaphorisch widerspiegelt.
Die Forschung zeigt, dass die ektopische Expression des Huaxu-Gens in den Eizellen von Hybridreis effizient Parthenogenese induzieren und haploide Nachkommen hervorbringen kann. In Kombination mit der Strategie der Klon-Gameten (Ausschalten von drei Schlüsselgenen der Meiose, um die Meiose in eine Mitose umzuwandeln) erreichten mehrere erzeugte apomiktische Linien eine Kloneffizienz von nahezu 100% – unter Bedingungen verschiedener Hybridreissorten, verschiedener Generationen, verschiedener Anbaupopulationen und großer Feldpopulationen blieb die Kloneffizienz stabil über 99%, während der Ertrag auf normalem Niveau blieb. Dies markiert die vorläufige Verwirklichung des Ziels „von 1 auf 100“ für den „Ein-Linien-Hybridreis“ und einen entscheidenden Schritt zur Verwirklichung der Vision der „Weitergabe von Generation zu Generation“ durch die Ein-Linien-Methode.
Wang Kejian erklärte, dass dieses Ergebnis ein weltweit anerkanntes Problem in der Pflanzenzüchtung gelöst habe – die dauerhafte Fixierung der Heterosis von Hybridreis durch Samen. Es habe das Potenzial, das traditionelle Modell der jährlichen Saatgutproduktion für Hybridreis grundlegend zu verändern und eine neue technologische Unterstützung für die globale Ernährungssicherheit zu bieten.
