Новая новаторская технология призвана ускорить глобальные поиски улучшения урожая в развитии, которое перекликается с Зеленой революцией послевоенного периода.
Платформа для скоростного разведения, разработанная группами из Центра Джона Иннеса, Университета Квинсленда и Университета Сиднея, использует теплицу или искусственную среду с улучшенным освещением для создания интенсивных дневных режимов, чтобы ускорить поиск лучшего выполнение посевов.
Используя эту технику, команда добилась генерации пшеницы от семени до семени всего за 8 недель. Эти результаты появляются сегодня в журнале Nature Plants.
Это означает, что теперь можно выращивать до 6 поколений пшеницы каждый год, что в три раза больше, чем методы челночной селекции, используемые в настоящее время селекционерами и исследователями.
Д-р Бранде Вульф из Центра Джона Иннеса, Норвич, ведущий автор статьи, объясняет, почему скорость так важна:
"Во всем мире мы сталкиваемся с огромной проблемой в селекции более урожайных и более устойчивых культур. Возможность чередовать большее количество поколений за меньшее время позволит нам быстрее создавать и тестировать генетические комбинации в поисках наилучших комбинаций для различные среды."
В течение многих лет темпы улучшения некоторых основных сельскохозяйственных культур застопорились, что привело к серьезным препятствиям в стремлении накормить растущее население планеты и справиться с последствиями изменения климата.
Скоростное размножение, говорит доктор Вульф, предлагает потенциальное новое решение глобальной проблемы 21-го века.
"Люди говорили, что вы можете быстро пересаживать растения, но они будут выглядеть крошечными и незначительными, а завязывать будет всего несколько семян. На самом деле, новая технология создает растения, которые выглядят лучше и здоровее, чем те, которые используют стандартные условий. Один коллега не мог в это поверить, когда впервые увидел результаты."
Впечатляющий прорыв потенциально может занять место с точки зрения влияния на методы челночного размножения, введенные после Второй мировой войны как часть зеленой революции.
Д-р Вульф продолжает: «Мне хотелось бы думать, что через 10 лет вы сможете выйти в поле и указать на растения, свойства и черты которых были выведены с помощью этой технологии».
В этом методе используются полностью контролируемые среды выращивания, и его также можно масштабировать для работы в стандартном стеклянном доме. В нем используется светодиодное освещение, оптимизированное для фотосинтеза в интенсивных режимах до 22 часов в сутки.
Светодиодные лампы значительно дешевле по сравнению с натриевыми лампами, которые уже давно широко используются, но неэффективны, поскольку выделяют много тепла и излучают свет низкого качества.
Международная команда также доказала, что технику быстрой селекции можно использовать для ряда важных культур. Они достигли до 6 поколений в год для мягкой пшеницы, твердой пшеницы, ячменя, гороха и нута; и четыре поколения для канолы (разновидность рапса). Это значительное увеличение по сравнению с широко используемыми методами коммерческого разведения.
Скоростная селекция, при использовании наряду с традиционными полевыми методами, может стать важным инструментом для достижения прогресса в понимании генетики сельскохозяйственных культур.
«Скоростное размножение как платформа может сочетаться с множеством других технологий, таких как редактирование генов CRISPR, для более быстрого получения конечного результата», - объясняет доктор Ли Хикки из Университета Квинсленда.
Исследование показывает, что такие признаки, как взаимодействие растений с патогенами, форма и структура растений, а также время цветения, могут быть детально изучены и воспроизведены с использованием технологии.
Технология скоростной селекции была одобрена селекционерами пшеницы, которые стали первопроходцами.
Рут Брайант, патологоанатом пшеницы в RAGT Seeds Ltd, Эссекс, Великобритания, сказала: «Селекционеры всегда ищут способы ускорить процесс вывода сорта на рынок, поэтому мы действительно заинтересованы в концепции скоростной селекции. Мы тесно сотрудничаем с группой доктора Вульфа в Центре Джона Иннеса, чтобы разработать этот метод в коммерческих условиях».
Доктор Аллан Рэтти, селекционер пшеницы из австралийской компании Dow AgroSciences, использовал эту технологию для селекции пшеницы с толерантностью к предуборочным прорастаниям (PHS), что является серьезной проблемой в Австралии.
«Контроль окружающей среды для эффективного скрининга PHS и длительное время, необходимое для прохождения нескольких циклов периодической селекции, были основными узкими местами. Платформа быстрого разведения и целенаправленной селекции привела к значительным достижениям в обеих этих областях».