Kinas videnskabsmænd har udviklet en generation af "rene og frugtbare kartoffellinjer" med genomredigeringsteknologier i en banebrydende præstation.
Eksperimentet, ledet af Huang Sanwen, en forsker ved Agricultural Genomics Institute i Shenzhen (AGIS) under det kinesiske akademi for landbrugsvidenskaber (CAAS), brugte genomdesign til at transformere kartoffelavl fra en langsom, ikke-akkumulerende tilstand til en hurtig- iterativ. Deres undersøgelse, med titlen "Genome design of hybrid potato", blev offentliggjort online i et af verdens førende akademiske tidsskrifter, Cell, på torsdag.
I modsætning til andre afgrøder, kartofler, formeres knoldafgrøden klonalt frem for frøformering. Som følge heraf står kartoffelavl over en række problemer, herunder lange avlscyklusser, lav reproduktionseffektivitet, sygdomme og skadedyrsangreb, fortalte Huang, generaldirektør for AGIS, til China Media Group (CMG). På grund af kompleksiteten af dets genom er kartoflens genetiske forbedring og avlsprocessen desuden meget langsom, tilføjede Huang.
Mange vidt udplantede kartoffelsorter rundt om i verden er hundreder af år gamle. En sort, der holder mere end hundrede år, betyder dog ikke, at den er perfekt. I modsætning hertil "er det svært at avle, og folk undlader at dyrke en erstatning," fortalte Zhang Chunzhi, førsteforfatter til forskningsartiklen og medlem af AGIS, til The Paper. For at løse udfordringerne ved kartoffeldyrkning iværksatte Huang og hans team "Upotato-planen" i 2015, med det formål at erstatte vegetativ reproduktion med hybridfrø via genomdesign og forbedre kartoffelforædlingshastigheden og reproduktionseffektiviteten.
”Vi skal først løse problemet med selv-inkompatibilitet, som er, at kartofler ikke producerer frø efter selvbestøvning. Gennem materialevalg og genredigering har vi med succes tacklet problemet og produceret frø,” sagde Huang. "I mellemtiden har vi også opdaget, hvordan vi kan forbedre plantesundhed og -produktion. Ved genomdesign eliminerede vi skadelige mutationer, aggregerede gode gener og til sidst dyrkede vi kartoffelsorten kaldet 'Upotato NO. 1.' Efter test har den vist fremragende ydeevne." Forskningen er verdens første anvendelse af "genomdesign" i kartoffelavl, ifølge CAAS.
Deres internationale kolleger har anerkendt holdets arbejde. "Dette arbejde er meget vigtigt, fordi det er relevant for at fodre planeten," sagde Sofin Kamon, medlem af Det Europæiske Videnskabsakademi. "Hvad professor Huang og hans team gjorde, var, at de i det væsentlige genopfandt kartoflen. De genopfandt afgrøden næsten fra bunden. Hybridkartoffel- og hybridkartoffelteknologien er virkelig forbløffende i forhold til at tage kartoffelafgrøden til den moderne tidsalder med planteavl."
En lovende retssag
Et forsøg med "Upotato nr. 1" kartoflen blev udført i det sydvestlige Kinas Yunnan-provins i november sidste år. Produktionen viste sig at være langt over forventningerne i februar. "Udbyttet af den første generation af hybridkartofler var tæt på 3 tons pr. mu (ca. 45 tons pr. hektar), hvilket svarer til udbyttet af de bedste kartoffelsorter i regionen," sagde Zhang til CMG. "Vi mangler nu kun 2 gram kartoffelfrø til en jord på én mu sammenlignet med 200 kg læggekartofler før, hvilket i høj grad reducerer planteomkostningerne." For det næste trin vil forskerne styrke teknologisk forskning og udvikling for at forberede industrialiseringen af kartoffelfrø, tilføjede Zhang.
"Kartofler er en køligt vejrafgrøde. Temperaturen i foråret, sommeren og efteråret er for høj i det sydlige Kina til, at kartofler kan gro, mens vintersæsonen i de sydlige bjergområder og de fleste andre regioner i Kina er velegnet til kartoffelvækst,” siger Xiong Xingyao, vicepræsident for Potato Professional. Udvalg under Crop Science Society of China. ”Upotatoplanen har løst problemet med at flytte læggekartofler mellem forskellige regioner. Hvis vi kan gøre brug af de ledige vintermarker i det sydlige Kina, kan det effektivt hjælpe med at løse problemet med fødevaresikkerhed i Kina,” sagde Xiong.