Исследования на благо продовольственной безопасности: Новая линия ячменя дает хорошие урожаи даже в плохих экологических условиях. Он был выведен исследовательской группой из Университета Мартина Лютера Галле-Виттенберг (MLU), которая скрестила обычный сорт с различными видами дикого ячменя. Затем исследователи посадили новые линии ячменя в пяти очень разных местах по всему миру, наблюдали за ростом растений и анализировали их генетический состав. Как сообщает команда в «Научных отчетах», некоторые из растений оказались не только более устойчивыми к жаре и засухе, но и во многих случаях достигают более высоких урожаев, чем местные сорта.
Ячмень, наряду с пшеницей и рисом, является одним из важнейших злаков для питания человека. «Спрос на продовольствие растет во всем мире, поэтому выращивание этих злаков должно обеспечивать стабильный урожай. Однако изменение климата сказывается на условиях выращивания во всем мире, и растения необходимо чаще удобрять и поливать», - говорит ученый-растениевод. Профессор Клаус Пиллен из MLU. Его исследовательская группа годами изучает способы улучшения распространенных сортов злаков. Их подход заключается в скрещивании некоторых промышленно используемых сортов ячменя с диким ячменем. «Дикий ячмень адаптировался к неблагоприятным условиям окружающей среды на протяжении миллионов лет. Сегодня он по-прежнему отличается богатым биоразнообразием», - объясняет Пиллен. Идея состоит в том, чтобы объединить полезные свойства обоих злаков.
Для исследования исследовательская группа скрестила типичный сорт ячменя с 25 видами дикого ячменя. В результате было получено 48 генетически различных линий растений, которые исследовательская группа посадила в пяти очень разных местах по всему миру: Данди (Великобритания), Галле (Германия), Аль-Карак (Иордания), Дубай (Объединенные Арабские Эмираты) и Аделаида (Австралия).. Каждое из этих мест имеет свои экологические условия: Австралия и Дубай страдают от очень соленых и сухих почв, Аль-Карак и Дубай - от жары и засухи. В Германии и Великобритании поля всегда получают дополнительное азотное удобрение для повышения урожайности. В период выращивания ученые наблюдали за ростом растений в условиях стресса окружающей среды и сравнивали результаты с местными сортами из контрольной группы. «Затем мы отобрали из наших культур растения, которые особенно хорошо росли на месте, и более тщательно изучили их генетический материал», - продолжает Пиллен. Исследователи хотели сделать выводы о взаимодействии между генами, окружающей средой и урожайностью.
«Наше исследование также показывает, что сроки развития растений чрезвычайно важны. Это обеспечивает максимальную урожайность даже в неблагоприятных условиях окружающей среды», - говорит Пиллен. Под этим он подразумевает, например, продолжительность светового дня, которая меняется в зависимости от широты: чем ближе место к экватору, тем короче продолжительность дневного солнечного сияния весной и летом. Это оказывает большое влияние на развитие растений. «В северной Европе более выгодно, чтобы растения цвели позже. Чем ближе вы подходите к экватору, тем лучше, чтобы растения развивались намного быстрее», - объясняет Пиллен. Основываясь на генетическом анализе растений, команда также смогла сделать выводы о вариантах генов, которые вызывают это ускорение или задержку в развитии.
Знание того, какие варианты генов выгодны для каких географических регионов, позволяет скрещивать, скрещивать и культивировать растения, особенно хорошо адаптированные к местным условиям, по модульному принципу. И все это стоит затраченных усилий: даже в неблагоприятных условиях лучший ячмень Галле давал на 20 процентов больше урожая, чем местные растения.
В последующих проектах исследовательская группа хотела бы дополнительно изучить генетический материал, чтобы получить более подробные сведения о стрессоустойчивости растений. Результаты нового исследования, в принципе, можно применить и к другим сортам злаков, таким как пшеница и рис.