В полузасушливых тропиках Азии и Африки условия для посевов могут быть тяжелыми. Растения должны иметь короткий вегетационный период, выживать на бедных почвах и переносить стрессы окружающей среды.
Входите, просо.
Около 97% проса, выращиваемого во всем мире, производится в развивающихся странах. Просо представляет собой разнообразную группу злаковых культур. Важно отметить, что они, как правило, имеют высокое содержание питательных веществ.
«Однако просо в значительной степени игнорируется современными генетическими исследованиями», - говорит Мэтью Джонсон, исследователь из Университета Джорджии. В новом исследовании Джонсон вместе с коллегами из Индии создали одни из первых генетических ресурсов для трех различных сортов проса.
Поскольку генетические ресурсы создаются для малоизученных культур, исследователи могут лучше использовать генетическое разнообразие внутри семейства культур. Это может привести к созданию новых сортов сельскохозяйственных культур. «Наши результаты дадут исследователям инструменты для разработки лучших сортов проса для фермеров», - говорит Джонсон.
Большинство фермеров, выращивающих просо, являются мелкими землевладельцами (менее 5 акров). Просо имеет решающее значение для их средств к существованию. Это потому, что они могут расти на маргинальных землях и нуждаются в меньшем количестве воды, чем большинство культур.
«Просо также растет намного быстрее, чем большинство других основных культур», - говорит Джонсон. Это важно, потому что фермеры могут сажать просо, если погодные условия или стихийные бедствия приведут к неудаче первоначальных посевов. «Таким образом, с просом фермеры могут получить хоть какой-то урожай», - говорит он.
Команда Джонсона секвенировала и проанализировала ДНК трех видов проса - кодо, литл и просо. «Это три культуры, для которых было разработано относительно мало ресурсов», - объясняет Джонсон.
Исходные растительные материалы были получены из Международного научно-исследовательского института сельскохозяйственных культур для полузасушливых тропиков в Индии. Целью исследователей было лучше понять генетическое разнообразие внутри каждого сорта проса и между ними. «Понимание этого разнообразия - важный шаг в развитии лучших сортов сельскохозяйственных культур», - говорит Джонсон.
Они обнаружили крошечные различия в последовательностях ДНК различных растений. Эти генетические различия в конечном итоге могут быть связаны с такими характеристиками, как засухоустойчивость и скорость роста.
«Генетика и полевые испытания идут рука об руку, - говорит Джонсон. Выращивание различных видов проса может предоставить информацию об урожайности и времени цветения, среди прочих характеристик.«Нам нужно сопоставить эти результаты со знаниями о генетическом родстве растений проса», - говорит он.
Сопоставляя полевые результаты и генетические данные, исследователи определяют желаемые черты и разрабатывают улучшенные сорта. «Мы можем продолжать улучшать эти сорта из года в год», - говорит Джонсон.
Важной частью селекции желательных сортов сельскохозяйственных культур является понимание того, как существующие виды связаны друг с другом. «Нам удалось найти доказательства того, что предыдущее понимание того, как разные сорта проса связаны друг с другом, не всегда отражало их генетику», - объясняет Джонсон.
Существующие классификации были сделаны на основе физических характеристик. Но оказывается, что это не может быть точным отражением близких генетических связей.
«Думайте об этом, как о попытке классифицировать генетические отношения между людьми по цвету волос», - говорит он. «Цвет волос контролируется генетически. Например, все со светлыми волосами имеют некоторое генетическое родство».
«Но существует гораздо больше, чем просто цвет волос, который определяет, с кем мы связаны генетически», - говорит Джонсон. «Иногда у братьев и сестер может быть разный цвет волос. Однако они будут более тесно связаны друг с другом, чем с незнакомцем, у которого такой же цвет волос».
Раскрытие лежащей в основе генетики, как в этом исследовании, может помочь селекционерам вывести сорта проса с желаемыми физическими характеристиками. «Просо - отличный урожай, - говорит Джонсон. «Я считаю, что они могут разнообразить наш рацион и внести свой вклад в источники пищи и безопасность, поскольку наш климат продолжает меняться».