Прорывное исследование выявило ключевые гены, которые останавливают прорастание арахиса до сбора урожая из-за несезонных дождей.
Непредсказуемые дожди представляют серьёзную угрозу для фермеров, выращивающих арахис, поскольку прорастание семян до сбора урожая приводит к значительным потерям. Испанские сорта арахиса, составляющие почти 60% мирового производства, особенно уязвимы. Преждевременное прорастание, вызванное ранними дождями, может снизить урожайность на 10–20%, а в тяжёлых случаях — до 50%. Поэтому особенно важно понимать генетику сортов, устойчивых к прорастанию в условиях повышенной влажности.
В этом исследовании Международный научно-исследовательский институт сельскохозяйственных культур для полузасушливых тропиков (ICRISAT) и его партнёры демонстрируют, как селекционеры могут вывести сорта арахиса с периодом покоя семян — естественным «встроенным временем ожидания», которое предотвращает прорастание семян до сбора урожая и сохраняет урожайность и качество. Эта особенность служит надёжной защитой от серьёзных финансовых потерь, с которыми сталкиваются фермеры, когда ранние дожди вызывают прорастание.
Говоря об открытии, доктор Химаншу Патхак, генеральный директор ICRISAT, сказал, что, поскольку климатическая неопределенность продолжает бросать вызов системам земледелия, геномные знания о покое свежих семян представляют собой революционную возможность для поддержки миллионов мелких фермеров по всему глобальному Югу.
«Я призываю селекционеров арахиса по всему миру использовать эти результаты для создания следующего поколения устойчивых сортов арахиса», — сказал доктор Патхак.
В идеале арахис созревает через 90–120 дней после посева, и фермеры рассчитывают на короткий сухой период для сбора и сушки стручков. Этот последний этап крайне уязвим: даже кратковременный дождь во время созревания или сушки может спровоцировать прорастание семян до сбора урожая, что приведет к значительным потерям урожая, качества и прибыли.
Оценив 184 генотипа арахиса из генного банка ICRISAT в течение двух сезонов, исследователи выявили широкий спектр естественных вариаций: некоторые сорта оставались в состоянии покоя более 30 дней без прорастания, в то время как другие прорастали в течение недели.
Команда отобрала сорта с периодом покоя 10–21 день — идеальное время для баланса между защитой прорастания и своевременной посадкой.
Группа ученых провела дальнейшее исследование генетического состава этих отобранных сортов и определила 9 высоконадежных генов-кандидатов, связанных с покоем свежих семян и устойчивостью к прорастанию до сбора урожая, что дало ценную информацию для выведения улучшенных сортов.
Доктор Стэнфорд Блейд, заместитель генерального директора по исследованиям и инновациям ICRISAT, отметил, что арахис является экономически значимой культурой в полузасушливых регионах и важным участником мирового производства масличных культур.
«Оптимизация периода покоя семян — это не только преимущество для мелких фермеров; она обладает преобразующим потенциалом для мировой экономики, поскольку позволяет поддерживать качественное производство и сокращать потери, несмотря на меняющуюся погоду», — сказал доктор Блейд.
Исследование закладывает основу для создания сортов арахиса с периодом покоя семян 2–3 недели, что обеспечивает фермерам жизненно важный буфер для безопасного сбора урожая.
«Хотя наши исследования сосредоточены на арахисе, покой свежих семян является важнейшей характеристикой для многих сельскохозяйственных культур, особенно в условиях все более непредсказуемых сельскохозяйственных сезонов. Смягчение последствий на геномном уровне является наиболее экономически эффективным решением, и мы надеемся, что наши результаты станут катализатором дальнейших исследований в этой важнейшей области», — отмечает доктор Маниш Панди, главный научный сотрудник по геномике и предселекции ICRISAT.
Недавние успехи ICRISAT в понимании геномики, лежащей в основе жароустойчивости, устойчивости к болезням и других важных признаков арахиса, формируют стратегии селекции как внутри Института, так и в более широком исследовательском сообществе. Программа селекции арахиса Института продолжает изучать свою глобальную коллекцию гермоплазмы на предмет приоритетных признаков и включать данные генетического анализа в текущую селекционную работу, обеспечивая создание сортов, готовых к будущему.
Исследование проводилось в партнерстве с Университетом сельскохозяйственных наук (UAS), Райчур (Индия); Исследовательским центром генетики и селекции сельскохозяйственных культур USDA–ARS (США); Научно-исследовательским институтом масличных культур Китайской академии сельскохозяйственных наук (Китай); Университетом Мердока (Австралия) при поддержке Индийского совета по сельскохозяйственным исследованиям (ICAR), Департамента биотехнологии правительства Индии (DBT) и Фонда Билла и Мелинды Гейтс (BMGF), США.
Источник: ICRISAT.