A modificação de inflorescências com maior capacidade de grãos é vital para a produção de grãos da cultura. Um alvo recorrente é selecionar inflorescências com mais ramos ou estruturas florais. Exemplos proeminentes incluem genes que afetam a identidade floral ou a determinação do meristema, para os quais variantes naturais ou induzidas alteram profundamente o número do primórdio floral. Já para culturas de cereais de clima temperado, como trigo e cevada, estruturas florais excessivas podem resultar em penalidade de degeneração devido à natureza indeterminada dos meristemas. Por outro lado, a manifestação desse potencial reprodutivo pode ser acentuada por flutuações ambientais como luz, temperatura e nutrição. Aumentar a fração de florzinhas/espiguetas sobreviventes pode, assim, melhorar o rendimento de grãos em cereais.

Agora, os pesquisadores do IPK revelaram um mecanismo anteriormente não reconhecido pelo qual os sinais na vasculatura da inflorescência da cevada controlam a diferenciação dos plastídios e a sinalização de nutrientes, sustentando assim o crescimento do meristema floral heterotrófico e o sucesso reprodutivo. Seus resultados provam que o relógio circadiano da vasculatura é necessário para uma mudança oportuna do estado de iniciação dos primórdios florais para o estado de crescimento.

Ao realizar a dissecação e fenotipagem do meristema floral em grande escala, os pesquisadores mostram que aproximadamente 40% dos primórdios florais iniciados põem grãos enquanto o restante é abortado, representando um potencial de rendimento inexplorado. "Mostramos ainda que o número de primórdios florais iniciados é amplamente determinado pelos genes do tempo de floração, mas os destinos dos primórdios florais distais são controlados por pelo menos três loci de características quantitativas independentes", disse o Dr. Yongyu Huang, primeiro autor do estudo .

"Identificamos pela primeira vez um gene CCT Motif Family expresso vascularmente ( HvCMF4 ) que é necessário para o crescimento de primórdios de espiguetas e polinização bem-sucedida", disse o Dr. Yongyu Huang. Além disso, a equipe de pesquisa mostrou que o HvCMF4 funciona especificamente após o início dos primórdios das espiguetas por meio da fiação do relógio circadiano da vasculatura da inflorescência para controlar o esverdeamento do tecido vizinho; e assim, produção de energia autotrófica. “Esse mecanismo de determinação do número de grãos não foi descrito antes e parece ser exclusivo da espécie Triticeae , que apresenta esverdeamento precoce da inflorescência durante a iniciação e diferenciação das espiguetas”.

"Nosso estudo evoca um novo caminho para aumentar o rendimento de grãos, destacando a possibilidade de aumentar o número de grãos não apenas ganhando mais primórdios florais, mas também transportando-os até a maturidade", diz o Prof. Dr. Thorsten Schnurbusch, chefe do grupo de pesquisa "Plant Architecture" e professor de genética de desenvolvimento de plantas cultivadas na Martin Luther University Halle. "Como a cevada está entre as culturas de cereais mais importantes do mundo (a quarta depois do arroz, milho e trigo), explorar melhor seu potencial de produção de grãos pode contribuir para a segurança alimentar mundial e, assim, ajudar diretamente a combater as ameaças de fome impostas pelas mudanças climáticas , desastres naturais ou de guerra".