Крупный рогатый скот является опорой для многих мелких землевладельцев, но их фермы часто находятся на деградированных землях, что увеличивает воздействие крупного рогатого скота на окружающую среду и снижает производство молока и мяса. Исследователи из Международного центра тропического сельского хозяйства (CIAT) показали, что виды травы Brachiaria могут сократить выбросы парниковых газов от крупного рогатого скота и повысить продуктивность, а выведение улучшенных сортов потенциально может увеличить экологические и экономические выгоды.
Но процесс разведения сложный, трудоемкий и дорогой. Прорыв в изучении сложного генома брахиарии может значительно повысить эффективность селекции и потенциально увеличить скорость, с которой новые травы начнут приносить пользу животноводам и окружающей среде.
Маргарет Уортингтон, генетик из CIAT и Университета Арканзаса, и ее коллеги создали первую плотную молекулярную карту B. humidicola, надежной и экологически чистой кормовой травы. Они также определили гены-кандидаты для бесполого репродуктивного механизма растения, что является огромным преимуществом для селекционеров. Результаты были опубликованы в январе в журнале BMC Genomics..
«Идея состоит в том, чтобы создать лучший урожай с меньшими затратами времени и денег и быстрее доставить его фермерам», - сказал Уортингтон. «Используя этот молекулярный маркер, вы увеличиваете шансы найти редкого победителя».
Традиционные методы селекции трав Brachiaria включают один из двух сложных методов. Один из них заключается в том, чтобы вырастить растение до семян и изучить семена под микроскопом, чтобы определить, размножается ли растение бесполым путем. Другой включает вырезание зародышей растения и проведение аналогичного анализа. Оба метода требуют многих недель, значительных средств и высококвалифицированных специалистов.
Бесполое размножение через семена, называемое апомиксисом, является ключом к созданию новых сортов сельскохозяйственных культур для широкого использования. Культуры, которые размножаются с помощью апомиксиса, сохраняют одни и те же признаки от одного поколения к другому, по существу сохраняя такие востребованные характеристики, как засухоустойчивость или высокая питательная ценность. Растения, размножающиеся половым путем, не всегда надежно передают желаемые признаки последующим поколениям.
Семена, навсегда
С помощью этого молекулярного маркера селекционеры могут провести быстрый и недорогой тест, когда травы брахиарии являются сеянцами, чтобы определить, размножаются ли они посредством апомиксиса. Результаты готовы через пару недель. Это позволяет селекционерам отбирать для испытаний только растения с бесполым размножением, что позволяет им выделять больше времени и ресурсов на растения, которые потенциально могут давать новые сорта.
Травы брахиарии часто считались «сиротской культурой» из-за отсутствия инвестиций в исследования, но их потенциал для повышения продуктивности тропических ферм и улучшения состояния окружающей среды хорошо известен специалистам по выращиванию тропических кормов. Одно недавнее исследование показало, что B. humidicola особенно эффективна в снижении содержания закиси азота, сильного парникового газа, выделяемого из почвы в результате осаждения мочи крупного рогатого скота. Кроме того, исследователи CIAT определили механизмы, которые эта тропическая трава использует для эффективного извлечения питательных веществ из почвы.
Селекционеры брахиарии также ценят апомиксис для мелких землевладельцев в развивающихся странах, которые имеют ограниченные ресурсы для инвестирования в улучшение своих ферм. Улучшенные сорта трав, которые дают достаточное количество семян с сохранением признаков, могут устранить необходимость покупать новые семена для каждой посадки, что является потенциально дорогостоящим препятствием для внедрения.
«Этот прорыв позволяет ускорить нашу программу селекции по нескольким признакам, включая разработку тропических кормов, которые могут помочь сократить выбросы парниковых газов и сделать сельское хозяйство более экологически эффективным», - сказал Джо Томе, старший научный сотрудник CIAT и соавтор исследования.
«Это открытие представляет собой веху на пути к разработке технологий смягчения последствий в секторе животноводства», - сказал Хакобо Аранго, соавтор исследования, биолог-эколог из CIAT и ведущий автор следующего оценочного отчета. по смягчению последствий изменения климата Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК).