Фермеры по всему миру ежегодно производят от 10 до 13 миллионов тонн полевого гороха. Это делает его лучшей бобовой культурой, уступая только сушеной фасоли и нуту.
Но поскольку глобальные изменения климата и температуры продолжают расти, тепловой стресс становится основным ограничивающим фактором для выращивания гороха.
Новое исследование показывает, что растения гороха с некоторыми специфическими признаками, такими как более длительное время цветения и большее количество стручков, могут быть более устойчивыми к тепловому стрессу.
Исследователи также получили новое представление о генетике теплоустойчивости гороха.
«В некоторые годы старые сорта гороха росли не очень хорошо из-за теплового стресса», - говорит Розалинд Букерт, ведущий автор исследования. «Мы хотели найти новые сорта, дающие устойчивые и стабильные урожаи в условиях потепления».
По словам Бьюкерта, специалиста по растениям из Университета Саскачевана, «толерантность гороха к тепловому стрессу, по-видимому, зависит от целого ряда признаков». Однако исследование показало, что наиболее важными являются два признака: большее количество стручков и большая продолжительность цветения.
Бюкерт и ее коллеги Том Варкентин и Шаомин Хуан первыми обнаружили расположение генов, влияющих на тепловой стресс.
«Тепловой стресс означает меньшее количество цветков, меньшее количество стручков и, в конечном итоге, более низкие урожаи», - говорит Бьюкерт. Сорта гороха, у которых изначально больше стручков, дают более высокие урожаи после теплового стресса.
Аналогичным образом, «если сорт гороха цветет дольше, у него больше возможностей получить более высокий урожай даже в условиях теплового стресса», - говорит Бьюкерт. Это связано с тем, что у растения больше времени на восстановление после экстремальных погодных явлений во время цветения.
Но слишком долгое время цветения может привести к другим проблемам. «Вам нужен правильный баланс вегетативной и репродуктивной фаз», - говорит Бьюкерт.
Чтобы определить, какие признаки важны для жаростойкости гороха, Бьюкерт и ее коллеги скрестили два широко используемых сорта гороха, CDC Centennial и CDC Sage. Затем исследователи оценили более сотни новых сортов гороха, полученных от этого скрещивания.
«Скрещивая два разных сорта гороха, вы можете получить потомство с признаками, отличными от признаков любого из родителей», - говорит Бьюкерт. Например, некоторые из потомков, протестированных в этом исследовании, были более устойчивыми к теплу, чем CDC Sage или CDC Centennial..
Исследователи выращивали эти новые сорта гороха в течение двух вегетационных сезонов в Саскачеване.
Одна партия была посеяна в обычное время для выращивания гороха, в середине мая. Вторая партия была начата в начале июня. Эти растения зацветают в конце года, когда температура выше. Это позволило исследователям протестировать сорта гороха, которые лучше росли и давали более высокие урожаи в более теплую погоду.
«Выявление признаков, которые делают растения гороха более устойчивыми к тепловому стрессу, - это одна часть головоломки», - говорит Бьюкерт. Другая часть заключается в лучшем понимании генетики этих черт.
Традиционно исследователи использовали видимые признаки, такие как количество стручков, для выбора сортов сельскохозяйственных культур, которые хорошо растут в определенных условиях. Однако составление карты соответствующей генетической информации помогает сфокусировать работу. Исследователи могут определить конкретные генетические местоположения признака на генетической карте гороха. Оттуда исследователи могут более надежно выбирать сорта сельскохозяйственных культур.
«Чем больше работы мы сможем проделать с генетическими локациями и молекулярными методами, тем эффективнее мы будем», - говорит Бьюкерт.
Хотя продолжительность цветения и количество стручков являются двумя наиболее важными признаками жаростойкости гороха, исследователи также изучают другие признаки, которые могут внести свой вклад. Например, «полуголые сорта гороха лучше справляются с тепловым стрессом, чем листовые сорта», - говорит Бьюкерт.
Будущие исследования будут направлены на выявление большего количества этих признаков и дальнейшее углубление нашего понимания генетической основы жаростойкости гороха.