По мере того, как глобальное потепление делает более пригодным для земледелия северные территории, растет интерес к созданию морозоустойчивых культур, среди которых картофель привлекает внимание селекционеров разных стран мира. Так, в России запущен проект по арктическому картофелеводству для Республики Коми и уже созданы 3 новых арктических гибрида, а в США исследователи хотят извлечь пользу из дикого картофеля древних индейцев, чтобы предложить свою линейку морозостойкого «второго хлеба».
Ученые из Генного банка картофеля Министерства сельского хозяйства США (USDA Potato Gene Bank) десятилетиями изучают генетику дикого картофеля Solanum jamesii и его более окультуренной разновидности Four Corners (или картофель «четыре угла»), отмечая разнообразием генетических моделей вдоль географического ареала.
Исследователи из научной организации «Сад и дендрарий Ред-Бьютт» (Red Butte Garden) Университета штата Юта и Музея естественной истории Юты (NHMU) также активно занимаются вопросом древнеиндейского картофеля, доказывая, что транспортировка клубней стала первым шагом на пути одомашнивания, сообщает Лиза Поттер в релизе University of Utah.
Дикое пасленовое растение Solanum jamesii ядовито целиком из-за высокого содержания солонина.
«Несколько индейских племен употребляли эти мелкие клубни после долгого кипячения в глиняных горшках, что помогало пережить суровые зимы. Сегодня мы знаем, что S. jamesii содержит в два раза больше белка, кальция, магния и железа, чем органический красный картофель, и один семенной клубень может вырасти и дать до 600 маленьких клубней всего за четыре месяца. Питательный урожай был высоко ценимым товаром и имел решающее значение в зимние месяцы для выживания. Однако для нас стало неожиданностью создание настоящих генетических коридоров этого вида растения, что сыграло роль в его одомашнивании и получении растений с более низким содержанием солонина», - говорит доктор Брюс М. Павлик, бывший директор по охране природы в Red Butte Garden и ведущий автор исследования по торговым путям древнего индейского картофеля.
«Транспортировка - один из первых важных шагов в одомашнивании местных растений в сельскохозяйственные культуры. Мы собрали образцы ДНК из современных популяций картофеля Four Corners вблизи археологических памятников и из неархеологических популяций в пределах естественного ареала картофеля в районе Моголлон-Рим в центральной Аризоне и Нью-Мексико. Результаты показывают, что картофель был перевезен и выращен, вероятно, предками современных племен пуэбло (хопи, зуни, тева, зиа), дине, южных пайютов и апачей», - сказала доктор Лизбет Лаудербак, куратор археологии NHMU, доцент кафедры антропологии в Университете Юты и соавтор исследования.
Регион Моголлон-Рим охватывает юго-центральную часть Аризоны, простираясь на восток и север до гор Моголлон в Нью-Мексико. На зубчатых известняковых и песчаниковых скалах произрастают сосны пондерозы, «кедровые» сосны пиньон, можжевельники и дикий паслен S. jamesii: тысячи мелких клубней могут расти под пологом одной пиньонной сосны. Эти «неархеологические» популяции не связаны с артефактами, вырастают довольно большими и непрерывно распространяются по всей среде обитания.
Напротив, «археологические популяции» картофеля встречаются в пределах 300 метров от древних поселений и, как правило, меньше, чем в центральном распространении вида. Редкие, изолированные популяции по всему плато Колорадо демонстрируют генетический состав, который можно объяснить только собирательством и транспортировкой человеком.
Для полового размножения, то есть для создания жизнеспособных семян, цветы должны получать пыльцу от другого растения с определенными, совместимыми генетическими факторами. Без правильного компаньона растения будут клонировать себя, прорастая из подземных стеблей, чтобы создать генетически идентичное дочернее растение. Способность к клонированию позволяет S. jamesii сохраняться даже в условиях, далеких от идеальных. Он также обеспечивает генетический штамп, отмечающий, где возникла каждая популяция . Эта подпись распространена у картофеля, перенесенного в места с небольшим количеством других особей, и сохраняется на протяжении сотен поколений.
Исследователи собрали образцы ДНК 682 отдельных растений из 25 популяций картофеля Four Corners — 14 популяций находились вблизи археологических памятников, а 11 — из неархеологических районов в его естественном распространении. Результаты показали, что наиболее генетически разнообразные популяции S. jamesii были сосредоточены вокруг Моголлонского края. Причем, популяции из археологических памятников демонстрировали сниженное генетическое разнообразие, поскольку перевезенные клубни могли содержать лишь часть доступных генов.
Эти археологические памятники образуют генетический коридор, предполагающий, что древние люди перевозили клубни для торговли и посадки на новом месте далеко от центра его естественного распространения.
Исследователи интерпретируют транспортировку картофеля как ранние этапы одомашнивания. Теперь они планируют проанализировать определенные последовательности генов, чтобы узнать намного больше о морозостойкости S. jamesii и его способности прорастать в суровых условиях. Исследования сосредоточены на конкретных генетических маркерах для определенных желаемых признаков – ими являются морозостойкость и размер клубней.
О том, как в России развивается арктическое картофелеводство, вы можете прочитать по ссылке.
На заглавном фото вы видите растение Solanum jamesii, картофель сорта Four Corners. Автор фото: Тим Ли / NHMU.