Основа селекции 21 века — адаптировать культуры к неминуемому изменению климата
В знаменитом семенном хранилище на Шпицбергене и национальных генофондах хранятся сотни тысяч образцов семян для сохранения старых сортов культурных растений и генетического разнообразия, связанного с ними. Являются ли эти банки семян «золотыми рудниками» или «кладбищами» семян?
Исследователи по всему миру изучают, содержат ли сохраненные образцы гены, утраченные в результате селекции, которые могли бы быть полезны в борьбе с изменением климата.
Исследовательская группа, возглавляемая Крисом-Каролином Шеном, профессором селекции растений в TUM, разрабатывает решение для использования генетического потенциала старых сортов, так называемых ландрейсов.
Были ли хорошие характеристики растений потеряны в результате селекции?
С 1960-х годов кукуруза выращивается на полях Европы в основном в виде гибридных сортов. Гибридные сорта развиваются по определенной селекционной схеме. К примеру, «обрезаются» для получения высокой урожайности с гектара или для получения низкой восприимчивости к вредителям. Для выведения наилучшего сорта необходим набор характеристик, которые могли бы быть актуальны как сегодня, так и в будущем. Таким образом, генетическое разнообразие является основной предпосылкой для селекции улучшенных сортов сельхозкультур.
Гибридные сорта, по мнению специалистов, несут лишь небольшой набор признаков по сравнению со старыми сортами, ландрейсами. Таким образом, вопрос заключается в том, были ли в течение многих поколений селекции утрачены не только нежелательные, но и полезные черты.
Именно поэтому в последнее время возродился явный интерес к ландрейсам, поскольку они характеризуются высоким биологическим разнообразием и считаются естественным источником новых генетических вариаций для размножения. Генетическая изменчивость отражает различные варианты гена и может быть распознана по различиям во внешнем виде растения.
Устойчивые к холоду сорта: являются ли они победителями в период изменения климата?
Раннее развитие молодых растений имеет особое значение во времена изменения климата. Засуха и жара в период цветения являются наиболее вредными факторами для сельскохозяйственных культур. Сорта и гибриды, устойчивые к холоду, высеиваются максимально рано. Летом, в момент повышения температуры воздуха и засухи, растения уже проходят стадию цветения. Таким образом культура меньше подвержена климатическим стресс-факторам, а потери урожая (если рассматривать их без вмешательства вредителей) практически сведены к минимуму.
Профессор Шен и ее коллеги изучали сорта ландрейсов на предмет холодостойкости. Для этого они разработали основанный на геноме метод выявления и целенаправленного использования полезных генных ресурсов. После предварительного исследования, в ходе которого исследователи выявили генетические различия отдельных сортов, исследователи выбрали три ландрейса для выращивания в разных местах с различными климатическими условиями в пределах Европы.
Ландрейсы содержат гены для улучшения урожая
Исследовательская группа сосредоточилась на признаках, связанных с ранним развитием растений, а также приняла во внимание устойчивость растения (насколько хорошо оно выдерживает ветер?) и форму роста (прямая или кустистая?). Используя молекулярные методы, которые сканируют весь геном, они смогли связать данные полевых испытаний с генами, относящимися к конкретным признакам.
«Мы показали, как найти новые генетические вариации для важных признаков в сельскохозяйственном производстве. Вариабельность этих признаков определяется многими генами и недостаточно доступна в современном селекционном материале», — пояснил Манфред Майер, ведущий автор исследования. «Это открывает новые возможности для развития улучшенных, адаптированных к климату гибридных сортов».