Полудикая пшеница приносит большие урожаи в жару и засуху
Если раньше селекционеры и генетики были озабочены только высокой урожайностью и устойчивостью к вредителям, то теперь приходится думать еще об экстремальной жаре
Согласно новому исследованию Института Эрлхэма в Норидже, Великобритания в сотрудничестве с Международным центром улучшения кукурузы и пшеницы (CIMMYT) пшеница, содержащая экзотическую ДНК диких сородичей, имеет на 50% большую урожайность в жаркую погоду по сравнению с элитными линиями, не имеющими этих генов.
После прошлого года, когда температурные рекорды были побиты и поля буквально погибали от волн тепла, новые исследования «жаростойких» пшениц дают надежду на повышение устойчивости сельскохозяйственных культур и продовольственной безопасности перед лицом изменения климата. .
Сегодня растет неопределенность в отношении способности основных продовольственных культур продолжать удовлетворять глобальный спрос по мере повышения температуры и усиления экстремальных погодных явлений.
Пшеница обеспечивает больше глобальных калорий, чем любая другая культура, но большая часть пшеницы, выращиваемой по всему миру, имеет ограниченную генетическую изменчивость, что делает ее уязвимой к последствиям изменения климата.
«Пшеница составляет около 20% калорий, потребляемых во всем мире, и она широко выращивается во всем мире», — говорит профессор Энтони Холл, автор исследования и руководитель группы в Институте Эрлхема. «Но мы не знаем, смогут ли культуры, которые мы сажаем сегодня, выдержать завтрашнюю погоду. Что еще хуже, разработка новых сортов может занять десятилетие или больше, поэтому жизненно важно действовать быстро».
Хлеб пустыни
В сотрудничестве с CIMMYT исследователи Института Эрлхэма организовали двухлетнее полевое испытание в мексиканской пустыне Сонора. Они изучили 149 линий пшеницы, от широко используемых элитных линий до тех, которые были селекционно выведены с включением ДНК диких родственников и местных сортов из Мексики и Индии.
«У скрещивания элиты с экзотическим материалом есть свои проблемы», — сказал Мэтью Рейнольдс, соавтор исследования и руководитель отдела физиологии пшеницы в CIMMYT. — «Существует общепризнанный риск появления нежелательных признаков у гибрида, поэтому наш результат представляет собой значительный прорыв в преодолении этого барьера и дальнейшем использовании генетических ресурсов для повышения устойчивости к изменению климата».
Семена были посеяны в конце сезона, чтобы заставить растения расти в более жаркие месяцы, подвергая эти культуры тепловому стрессу, который, по прогнозам, станет нормой по мере повышения глобальной температуры.
Ученые обнаружили, что растения, выведенные с дикой ДНК, давали урожай на 50% выше, чем пшеница без этой ДНК. Важно отметить, что дикие линии показали себя не хуже, чем элитные и в нормальных условиях.
Как вывести новый сорт за два года
Исследователи секвенировали растения, чтобы найти специфические генетические различия, ответственные за повышенную устойчивость к жаре. Они определили генетические маркеры, которые позволяют целенаправленно ввести эту полезную экзотическую ДНК в элитные линии, чтобы быстро улучшить устойчивость к изменению климата и смягчить последствия широко распространенных неурожаев.
Бенедикт Кумбс, автор исследования сказал: «Нам нужно срочно подготовить культуры к будущему, чтобы они могли процветать во все более враждебном климате. Ключ к этому, как мы все чаще убеждаемся, лежит в неиспользованных генетических ресурсах диких родственников культурных растений».
«Теперь мы можем использовать эту науку, чтобы оказать влияние практически мгновенно», — добавил профессор Холл. — «Мы надеемся, что открытия, которые мы делаем, и действия, которые мы предпринимаем, означают, что люди во всем мире будут нормально питаться».