Продолжающаяся утрата биологического разнообразия во всем мире является одной из самых насущных проблем, с которыми в настоящее время сталкивается человечество. Биоразнообразие жизненно важно для человека не в последнюю очередь потому, что оно поддерживает экосистемные услуги, такие как обеспечение чистой водой и производство биомассы и продуктов питания. Многие эксперименты показали, что разнообразные сообщества организмов в этом отношении функционируют лучше, чем монокультуры. «В смешанных сообществах растения участвуют в своего рода разделении труда, которое повышает эффективность и улучшает функционирование сообщества в целом», - объясняет Паскаль Никлаус из Департамента эволюционной биологии и экологических исследований Цюрихского университета.
Тем не менее, современная сельскохозяйственная практика в основном опирается на генетически однородные сорта растений, поскольку они облегчают выращивание и переработку сельскохозяйственных культур. Таким образом, преимущества различных сообществ остаются неиспользованными, в том числе потому, что лежащие в их основе механизмы еще не полностью поняты. «Несмотря на интенсивные исследования, в настоящее время мы не знаем, какие свойства делают растения хорошими игроками в таких смешанных командах», - говорит Самуэль Вюст, главный автор исследования.
Растения лучше растут в смешанных коллективах
Два исследователя решили этот вопрос, объединив современные генетические и экологические подходы. В качестве тестовой системы они сосредоточились на кресс-салате обыкновенном (Arabidopsis thaliana), маленьком крестоцветном, генетика которого хорошо задокументирована. Они использовали систематические скрещивания сортов этих растений, которые выращивали в горшках в разных сочетаниях. Через несколько недель исследователи взвесили полученную биомассу, что позволило им сравнить рост растений. Как и ожидалось, горшки со смесями разных кроссов действительно были в среднем более продуктивными.
Небольшие генетические различия повышают урожайность
Используя статистический анализ, исследователи связали прирост урожайности в смешанных сообществах с генетическим составом гибридов. Генетическая карта, полученная ими таким образом, позволила им идентифицировать части генома, которые делали комбинацию растений хорошей смешанной командой. Они обнаружили, что даже минимальных генетических различий между растениями достаточно, чтобы увеличить их совокупный урожай.
«Мы были очень удивлены тем, что сложные и плохо изученные свойства, такие как пригодность для образования хорошей смеси, имеют такую простую генетическую причину», - говорит Самуэль Вюст. Он считает, что их метод может помочь вывести растения, которые хорошо работают в команде и, таким образом, дадут больше урожая. «Наши идеи открывают совершенно новые возможности в сельском хозяйстве», - добавляет Вюст.