Новые исследования показывают: циркадные часы пшеницы могут дать представление о содержании питательных веществ в растении и его жизненном цикле, что может улучшить сельскохозяйственное производство и устойчивость культуры к меняющемуся климату.
Исследования, проведенное в Мельбурнском университете и опубликованное в журнале New Phytologist, показало, что, как и у людей, циркадные ритмы пшеницы различаются в зависимости от сорта и ускоряются с возрастом, что может иметь далеко идущие последствия для регуляции биологических процессов.
Ученые считают, что выяснив, может ли внутренний ритм пшеницы влиять на различные аспекты здоровья и продуктивности сельскохозяйственных культур, они предложат новую научную концепцию, называемую хронокультурой, которая использует понимание биологических ритмов растений для улучшения сельскохозяйственного производства.
Ключевой частью исследования было измерение сроков старения листьев у растений пшеницы, что является естественным процессом старения, в ходе которого питательные вещества из листьев перераспределяются в развивающиеся зерна.
Доцент Школы биологических наук Мельбурнского университета Майк Хейдон заявил, что была обнаружена тесная взаимосвязь между циркадными ритмами пшеницы, сроками старения и содержанием питательных веществ в зерне.
«Исходя из этого, мы предполагаем, что, измеряя циркадные ритмы у сортов пшеницы, мы можем оценить скорость жизненного цикла растения. Наши результаты показывают, что небольшие изменения внутренних ритмов растений пшеницы могут иметь последствия для качества зерна», — сказал доцент Хейдон.
Интересно, что исследователи обнаружили доказательства того, что «биологические хранители времени» в некоторых растениях пшеницы могут быть не совсем приспособлены к среде их произрастания.
«Некоторые сорта пшеницы, а данном случае австралийские, могут испытывать то, что мы можем фактически назвать хронической сменой часовых поясов у растений, что, как вы можете себе представить, может иметь негативные последствия для здоровья и продуктивности сельскохозяйственных культур», — сказал доцент Хейдон.
Циркадные часы растений контролируют не только старение и цветение. Они также участвуют в реакциях на стресс, фотосинтезе и обмене веществ.
Соавтор исследования доктор Кристофер Бакли из Мельбурнского университета заявил, что существует множество потенциальных применений хронокультуры, особенно в условиях изменения климата.
«Повышение глобальной температуры сделает некоторые пахотные регионы мира непригодными для сельского хозяйства, в то время как другие регионы, в свою очередь, могут стать более подходящими для выращивания урожая. В обоих случаях меняются экологические характеристики, и именно тогда хронокультура может быть полезна. Расширение научных знаний о функционировании циркадных часов у растений может помочь селекционерам быстрее выводить сорта, лучше приспособленные к выращиванию в разных широтах», — сказал доктор Бакли.
Проводя это исследование, команда надеется не только углубить научные знания о растениях пшеницы, но и посеять семена более устойчивых и продуктивных культур в неопределенном климатическом будущем.
В настоящее время исследователи изучают более широкий набор сортов пшеницы на предмет циркадных ритмов и сельскохозяйственных признаков, чтобы выявить наиболее важные гены, лежащие в основе этой вариации.
«Благодаря этим разнообразным растениям пшеницы мы надеемся найти новые источники изменений в циркадных часах, которые селекционеры могли бы использовать для выведения культур, способных сохранять свою урожайность в условиях изменения климата», — сказал доцент Хейдон.
Источник: University of Melbourne.