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Am frühen Morgen des 22. Juli (Pekinger Zeit) veröffentlichte die international renommierte Fachzeitschrift Science online in Form eines langen Forschungsartikels ein wichtiges Gen, das das Team des Forschers Zhou Wenbin vom Institut für Pflanzenbauwissenschaften der Chinesischen Akademie der Agrarwissenschaften in Reis entdeckt hatte: OsDREB1C.

Dabei handelt es sich um ein weiteres von chinesischen Wissenschaftlern entdecktes Gen für Hochertragspflanzen , das neue Hoffnung für eine Steigerung der weltweiten Produktion von Reis und anderen Nutzpflanzen weckt . Dieses Gen kann die Effizienz der Photosynthese und die Stickstoffverwertung verbessern, wodurch der Reis früher reift, die Wachstumsperiode verkürzt und der Reisertrag deutlich gesteigert wird. Es bietet eine praktikable Lösung zur deutlichen Steigerung der Ernteerträge, zur Reduzierung des Stickstoffdüngereinsatzes und zur Erreichung eines „grünen und effizienten“ Betriebs.

Wan Jianmin, Mitglied der Chinesischen Akademie der Ingenieurwissenschaften und Direktor des Instituts für Pflanzenbauwissenschaften der Chinesischen Akademie der Agrarwissenschaften, erklärte, der größte Durchbruch dieser Forschung sei nicht nur die Entdeckung, dass ein einzelnes Gen mehrere wichtige physiologische Prozesse gleichzeitig regulieren könne , sondern auch die Aufhebung des langjährigen Widerspruchs in der landwirtschaftlichen Produktion, der besagt, dass „hoher Ertrag, aber keine frühe Reife und frühe Reife, aber kein hoher Ertrag“ erzielt werde . „Es liefert neue Ideen und Strategien zur Steigerung der Ernteerträge und zur effizienten Nutzung von Ressourcen durch die koordinierte Verbesserung mehrerer physiologischer Merkmale in der Zukunft und wird die Entwicklung der genetischen Züchtung von Nutzpflanzen und der pflanzenphysiologischen Forschung stark vorantreiben.“

Molekulare und physiologische Wirkmechanismen des Transkriptionsfaktors OsDREB1C

Zhou Wenbin, der korrespondierende Autor des Artikels, sagte, dass die Bevölkerung Chinas angesichts der Situation der Getreideproduktion im Jahr 2030 voraussichtlich 1,45 Milliarden Menschen erreichen werde, was eine Steigerung der Produktionskapazität wichtiger Nutzpflanzen wie Reis, Weizen und Mais um mehr als 20 Prozent erfordere.

Zhou Wenbin sagte: „Eine der wichtigsten wissenschaftlichen Fragen im aktuellen Bereich der Agrarwissenschaften ist die Verbesserung der Effizienz der Photosynthese von Nutzpflanzen bei gleichzeitiger Verbesserung der Stickstoffverwertungseffizienz und Förderung der Synergie des Kohlenstoff- und Stickstoffstoffwechsels von Nutzpflanzen, um hohe Erträge und eine hohe Effizienz der Nutzpflanzen zu erzielen.“

Ebenfalls mit diesem Ziel im Hinterkopf verbrachte das Team um Zhou Wenbin sieben Jahre damit, auf der Grundlage früherer Forschungen 118 Gene zu untersuchen, die möglicherweise die Photosynthese regulieren, und identifizierte schließlich dieses ertragsstarke Gen im Reis.

Mitglieder des Forschungsteams pflanzen Reis auf den Reisfeldern

Das Forschungsteam führte von 2018 bis 2022 mehrjährige Feldversuche an mehreren Standorten in Peking, Hangzhou und Sanya durch und stellte fest, dass die Überexpression dieses Gens in der Reissorte „Nipponbare“ unter Langtagbedingungen in Peking dazu führen konnte, dass der Reis 13 bis 19 Tage früher reifte als der Wildtyp, was zu einer durchschnittlichen Ertragssteigerung von 59,3 % führte. Die Forscher überprüften die Funktion außerdem in der Hauptreissorte Xiushui 134. Feldversuche in Hangzhou zeigten, dass die Überexpression dieses Gens in Xiushui 134 den Ährenbildungszeitpunkt um mindestens zwei Tage vorverlegen und den Ertrag um durchschnittlich 35,2 Prozent steigern konnte.

OsDREB1C-überexprimierende Materialien reifen vorzeitig (OsDREB1C-überexprimierende Materialien rechts, Kontrollmaterialien links)

Experten gehen davon aus, dass die Züchtung und industrielle Anwendung dieser Errungenschaft ein sehr langer Prozess ist, und hoffen, dass das Team weiterhin gemeinsam an der Lösung des Problems arbeiten wird. Gleichzeitig fordern wir die zuständigen Abteilungen auf, ihre Unterstützung zu verstärken und die Umsetzung und Anwendung dieser Errungenschaft zu fördern.

Die Gutachter des Artikels in der Fachzeitschrift Science sind der Ansicht, dass die Autoren hervorragende Arbeit geleistet und eine große Anzahl von Feldversuchen durchgeführt haben, darunter mehrjährige Feldversuche mit unterschiedlichen Kulturpflanzen und an verschiedenen Standorten, sowie umfassende und zuverlässige Versuchsergebnisse vorgelegt haben. Die Forschungsergebnisse sind bemerkenswert, spannend und potenziell einflussreich. Wenn sie auf die tatsächliche landwirtschaftliche Produktion angewendet werden, werden sie sicherlich die nachhaltige intensive Produktion von Nutzpflanzen wie Reis weiter fördern.

Zhong Kang, Mitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Forscher am Institut für Botanik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, bewertete diese Leistung wie folgt: Dieses Gen habe die Funktion, drei wichtige physiologische Prozesse gleichzeitig und koordiniert zu regulieren: Photosynthese, Stickstoffaufnahme und -verwertung sowie Ährenbildung. Dadurch werde die doppelte Synergie aus „hohem Ertrag und hoher Stickstoffeffizienz“ und „hohem Ertrag und früher Reife“ der Nutzpflanzen erreicht. „Diese innovative Forschung, bei der mithilfe eines einzigen Gens mehrere physiologische Merkmale verbessert und ein Durchbruch bei den Erträgen erzielt wird, hat einen wichtigen theoretischen Wert und eine richtungsweisende Rolle in der genetischen Züchtung von Nutzpflanzen und der Forschung im Feldanbau.“

Quelle: Offizieller WeChat-Account von Science Popularization China