לימוד הבסיס הגנטי של התאמת צמחי חיטה לתנאי תחרות

המטען הגנטי של גידולים חקלאיים עוצב במשך מיליוני שנים של ברירה טבעית. מחקרים קודמים מצאו קשר שלילי בין פוטנציאל היבול של גידולים חקלאיים לבין מידת התחרותיות שלהם, אך ההבנה של הגורמים הפיזיולוגיים והגנטיים העומדים בבסיס קשר זה נותרה מוגבלת. המחקר הנוכחי בוחן את ההשערה כי קשר שלילי זה נובע מההבדלים בין הברירה הטבעית, המעודדת תחרותיות ברמת הפרט, לבין הברירה החקלאית, המתרחשת ברמת האוכלוסייה. בהתאם לכך, זיהוי אללים המפחיתים תחרות בין פרטים ומגבירים את פוטנציאל היבול ברמת האוכלוסייה הוא חיוני. מחקרים קודמים הראו כי תגובת הצמחים לתחרות דומה לתגובתם לירידה בעוצמת האור. בהתאם לכך, בחנו את השפעת הפחתת אור אדום ואור כחול, המדמה הצללה מצמחים שכנים, על גדילה והתפתחות של צאצאי הכלאה בין חיטת דורום מודרנית לחיטת הבר,(Triticum turgidum ssp. dicoccoides), שהתפתחה במערכת טבעית.

נמצא כי תכונות פנוטיפיות של פרטים תחת הצללה נמצאות במתאם גבוה עם יבול האוכלוסייה הגדלה בשדה בצפיפות של 300 צמחים למ"ר. ממצא זה מצביע על כך ששימוש בהצללה עשוי לשפר ברירת פרטים בשלבים מוקדמים של טיפוח זנים. מיפוי גנטי של תגובה לצל אפשר לזהות גנים המעורבים בשינויים בהקצאת משאבים לאיברי הצמח בתגובה להצללה. נמצא כי גנים שמקורם בחיטת הבר תרמו להגברת התחרותיות באמצעות הקצאת משאבים מוגברת לעלים ולגבעולים על חשבון השיבולת. בנוסף, נמצא כי פוריות השיבולת בתנאי צל היא תכונה קריטית לפוטנציאל היבול. זיהינו גן חדש המבקר את פוריות השיבולת בתנאי הצללה, כאשר האלל שמקורו בחיטת הבר גורם לדיכוי התפתחות הפרחים בשיבולית, בעוד שמוטציה בגן זה מובילה לעלייה בפוריות השיבולת. תוצאות המחקר תורמות להבנת האינטראקציה בין צמחים בשדה החקלאי וצפויות לתרום לטיפוח זנים עם פוטנציאל יבול גבוה.