Ученые открыли возможность создания зерновых, устойчивых к климату

Международная команда исследователей выявила генетический механизм в семенах ячменя, который может помочь защитить мировые запасы продовольствия от непредсказуемых последствий изменения климата. Результаты исследования были опубликованы 6 ноября в журнале Science. В работе участвовали учёные из Китая, Дании, Франции и Великобритании.


Учёные сосредоточились на феномене семенного покоя — естественного состояния «сна», предотвращающего прорастание семян даже при благоприятных условиях. Это свойство важно для выживания растений в природе, но для сельского хозяйства оно создаёт сложности. Профессор Ван Юйчэн из Института исследований Тибетского плато Китайской академии наук пояснил, что преждевременное прорастание семян до сбора урожая снижает качество зерна и ежегодно приводит к потерям свыше 1 млрд долларов США. В то же время слишком продолжительный покой может срывать посадочные циклы и препятствовать нормальному росту культур.

Используя передовую технологию картирования ДНК, исследователи идентифицировали ген MKK3 как главный регулятор длительности семенного покоя. Кристоф Доктер из Исследовательской лаборатории Carlsberg в Дании пояснил, что активность гена и количество его копий напрямую определяют, как быстро семя начнёт прорастать. Большее количество активных копий сокращает период покоя, стимулируя ускоренное прорастание.

Проанализировав более тысячи образцов ячменя со всего мира, команда обнаружила, что в разных климатических условиях естественным образом отбирались разные версии гена. В муссонных регионах Восточной Азии ячмень эволюционировал с «тихой» версией гена, что защищает урожай от раннего прорастания под дождём. В Северной Европе древние фермеры предпочитали сорта с коротким периодом покоя, обеспечивая быстрый и равномерный рост зерна для производства пива, используя дополнительные методы обработки, такие как копчение и сушка.

Особое внимание учёных привлёк сорт цинкэ, или голозёрный ячмень, с Цинхай-Тибетского нагорья. Благодаря длительному отбору этот сорт развил наиболее активную версию гена MKK3, обеспечивающую минимальный семенной покой и высокую энергию прорастания. В условиях сурового климата плато такой механизм позволял собирать урожай раньше полной зрелости и проводить последующую обработку зерна для успешного хранения и посева.

Ван Юйчэн подчеркнул, что открытие создаёт «чертёж» для селекции культур, способных адаптироваться к экологическому стрессу. По мере изменения климата древние генетические признаки, утратившие значение в современном земледелии, могут вновь стать полезными. Последующие исследования будут направлены на внедрение этих признаков в современные сельскохозяйственные культуры, чтобы обеспечить их устойчивость в условиях изменяющейся окружающей среды.

Читайте также: