Красота и польза в одной яркой упаковке. Подсолнечник - одна из немногих товарных культур, происходящих из США.
Сегодня подсолнечник выращивают более чем в 70 странах мира. Стоимость мирового урожая подсолнечника оценивается более чем в 20 миллиардов долларов.
Но пятая по величине в мире масличная культура сталкивается с генетической проблемой. Поскольку подсолнухи были одомашнены, селекционеры отбирали такие признаки, как более высокая урожайность и одинаковая высота. Со временем другие желательные черты, такие как устойчивость к определенным вредителям, были потеряны. Ежегодно болезни, сорняки и насекомые наносят ущерб производителям подсолнечника более чем на 1,3 миллиарда долларов.
Один из способов, с помощью которого селекционеры могут снизить уязвимость сельскохозяйственных культур, заключается в скрещивании их с дикими родственниками. Министерство сельского хозяйства США содержит самую большую в мире коллекцию диких родственников подсолнечника. В недавнем исследовании подчеркивается важность лучшего аннотирования огромного количества генетической информации в этой огромной коллекции.
«Думайте о диких родственниках сельскохозяйственных культур как о «предках» сельскохозяйственных культур», - говорит Джеральд Сейлер, исследователь Министерства сельского хозяйства США и ведущий автор исследования. «Это похоже на семейную генеалогию, но для растений у нас есть возможность сохранить «предков» в коллекциях для текущего и будущего использования».
Эти дикие родственники являются жизненно важными ресурсами для селекционеров. В дикой природе виды эволюционируют вместе с местными болезнями и насекомыми. Они приспосабливаются к различным экологическим стрессам, таким как засуха. Дикие растения сохраняют гены, необходимые для защиты от вредителей и выживания в различных условиях.
«Дикие родичи сельскохозяйственных культур являются неотъемлемой частью отрасли выращивания подсолнечника», - говорит Зайлер. «Они обладают чертами диких предков. Эти черты могут поддерживать продуктивность урожая, которому постоянно угрожают вредители и окружающая среда».
Исследователи могут скрещивать сорта подсолнечника с дикими родственниками. Затем они могут выбрать гибридные растения с желаемыми характеристиками, такими как устойчивость к болезням. Но по мере увеличения населения планеты и изменения моделей землепользования некоторым родственникам подсолнечника может грозить исчезновение. Поэтому крайне важно, чтобы исследователи сохраняли их, пока они еще доступны.
Но просто сохранить диких сородичей недостаточно. Чтобы наилучшим образом использовать коллекции, исследователям нужна подробная информация об их генетическом разнообразии. «Наличие легкодоступной информации о нескольких генетических признаках в коллекциях жизненно важно», - говорит Зайлер. «Это дает исследователям возможность быть активными, а не реактивными."
Исследователи активно использовали диких родственников подсолнечника во многих отношениях. Выведены культурные сорта, устойчивые к таким заболеваниям, как мучнистая роса и ржавчина подсолнечника. Селекционеры также могут создавать сорта подсолнечника, способные расти в неблагоприятных условиях.
По словам Зайлера, новые методы в генетике и молекулярной биологии делают жизненно важным узнать больше о генетическом разнообразии в коллекциях диких родственников. «Эта генетическая информация и новые молекулярные инструменты могут очень помочь», - говорит он. «Мы можем стать более эффективными и точными в том, как мы отбираем определенные признаки. Мы также можем улучшить то, как мы переносим гены в сорта сельскохозяйственных культур».
Подсолнечник занимает пятое место среди сельскохозяйственных культур, важных для глобальной продовольственной безопасности, по использованию признаков диких сородичей. По оценкам исследователей, дикие сородичи ежегодно вносят от 267 до 384 миллионов долларов в стоимость мирового урожая подсолнечника.
«Поддержание генетического разнообразия является ключом к устойчивому сельскому хозяйству», - говорит Зайлер.«Это жизненно важно для того, чтобы накормить постоянно растущее население мира». Возбудители болезней и вредители постоянно эволюционируют. Исследователям понадобится помощь диких сородичей, чтобы вывести новые сорта подсолнечника, способные процветать в постоянно меняющемся мире.
«Родственники подсолнечника в нашей коллекции готовы к любым вызовам, с которыми может столкнуться производство подсолнечника сейчас и в будущем», - говорит Зайлер.