Пшеница обеспечивает 20% общего содержания калорий и белка для населения мира и является основным продуктом питания для более чем 2,5 миллиардов человек во всем мире. Однако система производства этого зерна в настоящее время сталкивается с рядом проблем, требующих немедленных решений. Как повысить урожайность пшеницы, чтобы прокормить население, которое к 2050 году достигнет 9 миллиардов человек, и в то же время справиться с ограниченными сельскохозяйственными угодьями и суровыми последствиями изменения климата? Не говоря уже об угрозе вредителей, для борьбы с которыми необходимо найти устойчивые средства вместо использования вредных продуктов.
Важность этого зерна в мировом рационе делает поиск решений этих проблем крайне неотложным. В недавно опубликованном исследовании в журнале Nature Genetics международная научная группа, в которую входил исследователь из Университета Кордовы Карлос Гусман, изучила обоснованность геномной селекции для улучшения пшеницы на генетическом уровне, чтобы справиться с этими проблемами.
"Речь идет о проверке, можно ли использовать информацию, имеющуюся в геноме, для прогнозирования, насколько продуктивным будет тот или иной сорт пшеницы, будет ли он засухо- или жароустойчивым и какого качества будет его зерно ", - объясняет Гусман, который участвовал в исследовании, работая руководителем лаборатории химии и качества пшеницы в Международном центре улучшения кукурузы и пшеницы (сокращенно CIMMYT на испанском языке) в Мексике.
По словам исследователя, «благодаря этому исследованию можно будет ускорить программы улучшения для выведения новых сортов пшеницы с меньшим объемом полевых и лабораторных работ».
Главной целью исследования было проверить, насколько точны прогнозы, сделанные с помощью геномной селекции, для каждой характеристики пшеницы. Результаты были весьма разнообразны. «Например, уровень прогнозирования был очень хорошим для определения устойчивости к определенным заболеваниям и качества зерна, но результаты были ниже при попытке прогнозировать урожайность», - объясняет Карлос Гусман.
Еще одна цель заключалась в том, чтобы выяснить, какие хромосомные области ДНК связаны с определенной характеристикой, чтобы определить, с каким геном или группой генов необходимо работать для улучшения каждой характеристики. Более того, оказалось, что идентифицированные участки хромосом совпадают в нескольких географических областях, а это означает, что эти результаты могут быть применены к другим программам улучшения пшеницы.
Хотя исследования в этой области уже проводились, этот исследовательский проект имеет самый широкий размах из всех, что были проведены на сегодняшний день, из-за размера популяций пшеницы и разнообразия окружающей среды, используемой для измерения определенных характеристик, таких как поле производительность. В этом конкретном случае использовались экспериментальные испытания в более чем десяти странах. Широкий спектр этих стран включает Канаду, Мексику, Индию, Марокко и Судан, что позволяет получить более точные результаты.
«Следующим шагом будет рассмотрение того, как мы можем интегрировать инструмент геномной селекции в настоящую программу улучшения пшеницы, такую как Международный центр улучшения кукурузы и пшеницы», - рассказывает Карлос Гусман. Эта программа является одной из самых важных в мире. Подсчитано, что более 50% сортов пшеницы, выращенных по всему миру, изначально или частично получены из Международного центра улучшения кукурузы и пшеницы.
Эта программа направлена на получение сортов пшеницы, которые являются более продуктивными, более устойчивыми к болезням, более устойчивыми к изменению климата и которые производят зерно, из которого мука подходит для производства различных продуктов. Это можно сделать путем генетического скрещивания и улучшения. Помимо увеличения производства пшеницы, также проводятся исследования по улучшению ее питательной ценности, учитывая, что большинство людей, у которых пшеница является основным продуктом в их рационе, получают недостаточное количество железа и цинка.
Следующие исследовательские проекты будут сосредоточены на совершенствовании технологии геномной селекции и поиске новых способов прогнозирования урожайности. По словам исследователя, «этот инструмент не избавит от полевых испытаний, но поможет сократить их, что снизит затраты и сэкономит время».