Решение, которое поможет фермерам выращивать урожай в засушливых районах или во время засушливых периодов, может зависеть от селекции и выращивания растений, которые защищают себя более толстым слоем воска листьев, как показывает новое исследование.
Сара Фикинс, ученый из Университета Южной Калифорнии, которая изучала воск листьев в контексте изменения климата, недавно объединилась с исследователями из Техасского университета A&M для исследования и разработки засухоустойчивых культур. Во время испытаний с выращиванием озимой пшеницы, сорта, собираемого для производства хлеба на основе дрожжей и других подобных продуктов, команда обнаружила, что сорта в высокогорных и засушливых районах Техаса производят больше защитного воска на листьях в качестве меры защиты от более экстремальных условий. условия.
Результаты совпали с тем, что ученые обнаружили в листьях в естественных экосистемах: те, что выживают в сухом климате, имеют более высокие концентрации воска.
"Сохранение воды зависит от инноваций, и в этом случае мы надеемся найти одно решение, определив признаки этой важной продовольственной культуры, которые позволили бы растениям пшеницы переносить засуху и по-прежнему давать много урожая", сказал Фикинс, соавтор исследования и адъюнкт-профессор наук о Земле в Колледже литературы, искусств и наук USC Dornsife.
Исследование было опубликовано в журнале Organic Geochemistry 14 августа.
Сухие и обычные влажные условия
Все растения производят воск, который помогает их листьям отталкивать воду и защищать растение от насекомых и непогоды, говорит Фикинс, изучавший климатическую историю Земли с помощью геохимии восковых листьев в отложениях.
Фикинс сказала, что это последнее исследование знаменует собой первый раз, когда она применила свой опыт в сельскохозяйственном производстве. По данным Службы экономических исследований Министерства сельского хозяйства США, в настоящее время Соединенные Штаты являются крупнейшим экспортером пшеницы в мире. Озимая пшеница в основном выращивается для хлебобулочных изделий и ингредиентов, таких как мука общего назначения.
Для исследования исследователи вырастили пробные участки озимой пшеницы в двух разных районах Техаса: на высоких равнинах Амарилло и в сельскохозяйственном районе, известном как Зимний сад, Увальде.
В каждом месте ученые выращивали 10 сортов или разновидностей растений озимой пшеницы, которые получали регулярное орошение, и еще 10 сортов, которые получали на 13-25 процентов меньше орошения. Команда сравнила воск листьев на всех участках, чтобы оценить их засухоустойчивость.
Участок, который должен был получить на 25% меньше полива в Зимнем саду, в итоге получил на 13% меньше полива из-за большего, чем ожидалось, количества осадков. Но аналогичный участок, выращенный с на 25 процентов меньшим количеством воды в самой засушливой области, Амарилло, произвел на 50 процентов больше парафина на листьях, чем другие сорта на всех других участках, что позволило растениям переносить засушливые условия.
«Мы видим сильный эффект в более высоком и сухом месте», - сказал Фикинс. «Мы видим, как растения приспосабливаются к окружающей среде и лучше защищают свои листья, что позволяет им хорошо реагировать на сокращение полива».
Наименьшая доступная вода была отслежена по изотопам углерода в листьях растений и в самих восках - инструментах, которые используются для реконструкции климата прошлого по древним воскам в отложениях.
Это часть усилий по выведению культур, более устойчивых к засухе. В мире, в котором мы живем сегодня, с потеплением, сокращающим доступную воду, будет больше спроса на культуры, устойчивые к засухе, - сказал Фикинс.
Фикинс сказал, что команда затем рассмотрит, какая из их выращиваемых культур пшеницы обладает наибольшей устойчивостью и способна давать высокие урожаи при низком уровне орошения или осадков.
Другими авторами исследования были ведущий соавтор Xiuwei Liu, Xuejun Dong (также автор-корреспондент), Qingwu Xue, Thomas Marek, Daniel I. Leskovar, Clark B. Neely и Amir M. H. Ibrahim, все из Texas A&M Университет.
Исследование финансировалось за счет грантов Texas A&M AgriLife Research и Совета производителей пшеницы Техаса.