Międzynarodowy zespół z powodzeniem rozmnożył komercyjną odmianę ryżu hybrydowego jako klon z nasion z 95-procentową wydajnością. Według Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis, może to obniżyć koszty hybrydowych nasion ryżu, umożliwiając rolnikom o niskich dochodach na całym świecie dostęp do wysokowydajnych, odpornych na choroby opcji ryżu.
Połowa światowej populacji polega na ryżu jako podstawowym pożywieniu, ale hybrydyzacja ryżu jest kosztowna i zwiększa plony tylko o około 10 procent.
Według Gurdeva Khusha, emerytowanego adiunkta na Wydziale Nauk o Roślinach Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis, oznacza to, że korzyści płynące z hybryd ryżu nie dotarły jeszcze do znacznej części rolników na świecie.
Husch odegrał kluczową rolę w rozwoju nowych wysokowydajnych odmian ryżu, pracując w Międzynarodowym Instytucie Badań nad Ryżem od 1967 roku do przejścia na emeryturę na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis w 2002 roku. Za to osiągnięcie otrzymał Światową Nagrodę Żywności w 1996 roku.
Reprodukcja hybryd jako klonów, które pozostaną niezmienione z pokolenia na pokolenie bez dalszej hodowli, może być jednym z podejść do tego problemu. Zjawisko znane jako apomiksja pozwala wielu dzikim roślinom tworzyć nasiona, które są ich dokładnymi kopiami.
„Jeśli masz hybrydę, jeśli możesz wywołać apomiksję, możesz ją sadzić co roku” – powiedział Husch.
Na Wydziale Biologii Roślin i Nauk o Roślinach Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis, zespół kierowany przez profesora Venkatesana Sundaresana i profesora nadzwyczajnego Imtiyaza Khandaya przeprowadził apomiksję u roślin ryżu cztery lata temu, przy czym około 30 procent nasion było klonami.
Korzystając z komercyjnej hybrydowej odmiany ryżu, Sundaresan, Khanday i koledzy z Francji, Niemiec i Ghany wykazali, że proces ten może być podtrzymywany przez co najmniej trzy pokolenia i osiągnąć wydajność klonowania na poziomie 95 procent.
„Apomiksja w roślinach uprawnych jest przedmiotem badań na całym świecie od ponad 30 lat, ponieważ ma potencjał, aby produkcja nasion hybrydowych była dostępna dla wszystkich” – powiedział Sundaresan. „Wynikający z tego wzrost plonów może pomóc zaspokoić globalne potrzeby rosnącej populacji bez zwiększania zużycia gruntów, wody i nawozów do niezrównoważonych poziomów”.
Według Sundaresana, wyniki można zastosować do innych roślin spożywczych. W szczególności ryż służy jako wzorzec genetyczny dla innych zbóż.
Wprowadzenie rozmnażania bezpłciowego poprzez nasiona (apomiksja) w gatunkach roślin uprawnych może zrewolucjonizować rolnictwo, umożliwiając klonalne rozmnażanie hybryd F1 o zwiększonej wydajności i stabilności. Wykazano, że syntetyczna apomiksja może być inżynierowana w ryżu wsobnym poprzez inaktywację trzech genów (MiMe), co prowadzi do konwersji mejozy na mitozę w linii, która ektopowo wyraża wyzwalacz partenogenetyczny BABYBOOM1 (BBM1) w jajach. Jednak tylko 10-30% nasion jest klonalnych. Tutaj pokazujemy, że syntetyczną apomiksję można osiągnąć w hybrydzie ryżu F1 poprzez indukowanie mutacji MiMe i ekspresji BBM1 w zalążkach w jednym kroku. Tworzymy rośliny hybrydowe, które produkują ponad 95% klonalnych nasion w kilku pokoleniach. Klonalne rośliny apomiktyczne zachowują fenotyp hybrydy F1 przez kolejne pokolenia.