Изменение климата смещает времена года, заставляя сельскохозяйственные культуры работать на пределе своих возможностей. Например, внезапные заморозки поздней весной могут быть губительны для клубники, она же земляника садовая, на грядке. Дикие виды, с другой стороны, часто более устойчивы, что и решили использовать ученые для создания холодоустойчивых сортов сладкой и столь популярной ягоды.
Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) и партнеры расшифровали холодовые реакции лесной земляники, чтобы обеспечить выращивание более устойчивых сортов. Клубники. Они опубликовали свои выводы в журнале Journal of Experimental Botany.
В прошлом сельскохозяйственные культуры в первую очередь разводились для повышения производительности - в ущерб устойчивости. «Изменение климата затрудняет даже для современного сельского хозяйства компенсацию недостатка устойчивости, обнаруженного в сельскохозяйственных культурах из-за селекции и условий, в которых культурные растения полагаются на удобрения и уход. Поэтому дикие родственники и их генетические факторы устойчивости становятся все более важными для сельского хозяйства», - говорит профессор Питер Ник из Института растениеводства имени Йозефа Готлиба Кёльройтера при Технологическом институте Кельнройтера.
Его команда исследовала холодостойкость лесной земляники (Fragaria vesca) и таким образом заложила основу для более устойчивых линий разведения в будущем. Для своих исследований ученые обратились к Немецкому банку генов диких сородичей культурных растений.
В сравнительном исследовании ученые впервые выявили холодоустойчивые и холодочувствительные генотипы лесной земляники. Пара генотипов, контрастирующих по толерантности к холодовому стрессу, позволила раскрыть физиологические, биохимические, молекулярные и метаболические процессы, связанные с холодоустойчивостью.
«Мы смогли наблюдать определенные различия в том, как они справляются с холодовым стрессом, - рассказывает Ник. - С одной стороны, эти различия уже существовали до того, как наступил стресс. Определенные гены, регулируемые холодом, гораздо более выражены в генотипе, устойчивом к холоду. Они обеспечивают выработку белков, которые действуют как собственный антифриз клетки и защищают мембрану от повреждений, вызванных замерзанием».
С другой стороны, есть различия, которые вызваны только холодовым стрессом. Как объясняет ученый, это сначала просто физический сигнал для растения: «Холод делает мембрану растительной клетки жесткой, что влияет на транспортные процессы и активность ферментов. Этот физический сигнал затем должен быть эффективно преобразован в химический сигнал и достичь ядра клетки. Теперь мы идентифицировали гены, которые особенно важны в этом каскаде холодовых сигналов и обеспечивают успешную реакцию крепкой лесной земляники».
Холодостойкость будет передана культурной клубнике, подчеркнул он. «Результаты исследования имеют большую ценность для сельского хозяйства. В будущем мы сможем использовать эти результаты для выращивания клубники, которая производит больше антифризного белка, например. Нет необходимости в генной инженерии, но мы можем использовать обычное скрещивание. Опираясь на наши молекулярные знания, мы сможем быстро отобрать подходящие особи растений».
По мнению Ника, исследование также демонстрирует важность генных банков: «Пример лесной земляники показывает, что анализ диких видов может помочь нам сделать сельское хозяйство более устойчивым и стабильным в будущем».
Источник: Karlsruhe Institute of Technology.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.