Международная группа ученых из Австралии и Китая представила первый геном в масштабе хромосом дикого вида ячменя короткоостистого и новую культуру со множественными преимуществами от устойчивости к засолению и засухе до азотфиксации. Их выводы открывают потенциал для более устойчивого сельского хозяйства и значительного повышения урожайности австралийского производства зерна.
Под руководством исследователей из Университета Мердока и Пекинской академии сельского хозяйства и лесного хозяйства (BAAFS) было проведено новаторское исследование дикого вида ячменя Hordeum brevisubulatum, известного своей исключительной устойчивостью к щелочным и засоленным почвам. Это значительный шаг вперед в использовании диких родичей сельскохозяйственных культур для борьбы с деградацией почв и растущей распространенностью экстремальных погодных явлений.
Исследование, опубликованное в Nature Plants, выявило критические генетические адаптации, включая дублирование генов стресс-реакции, которые обеспечивают эффективное потребление питательных веществ при щелочном стрессе. При сверхэкспрессии эти гены удваивали биомассу и обеспечивали улучшенные урожаи в суровых условиях.
Группа ученых также обнаружила, что ген грибного происхождения, ранее известный как отвечающий за устойчивость к болезням, снижает окислительный стресс в солено-щелочной среде.
После этих открытий команда разработала новую гексаплоидную культуру Tritordeum (AABBII), заменив субгеном пшеницы «D» геномом I H. brevisubulatum. Эта новая культура продемонстрировала значительное увеличение поглощения нитрата на 48% и увеличение урожайности зерна на 28% в условиях стресса по сравнению с обычной пшеницей.
Говоря о результатах, профессор Чэндао Ли, директор Western Crop Genetics Alliance и соавтор исследования, сказал: «Наши результаты открывают преобразующий потенциал для сельскохозяйственного сектора Австралии, особенно в таких регионах, как Западная Австралия и Южная Австралия, где наблюдается значительная засоленность почв засушливых земель. Выводя устойчивые к засолению зерновые культуры, мы можем сохранить урожайность в районах, подверженных засухе, сократить нашу дорогостоящую зависимость от удобрений, сохранив при этом производительность, и сделать ощутимый шаг к достижению целей Австралии в области устойчивого развития к 2030 году. Кроме того, необычайная устойчивость генома I H. brevisubulatum дает нам генетические инструменты для создания будущих основных культур, устойчивых к экстремальным климатическим условиям, обеспечивая конкурентоспособность нашего зернового сектора».
Особенности генома H. brevisubulatum. Источник: Nature Plants (2025). DOI: 10.1038/s41477-025-01942-w
Проректор Университета Мердока и директор Института продовольственного будущего профессор Питер Дэвис добавил: «Это знаменательное исследование не только способствует глобальному пониманию адаптации растений к стрессу, но и выводит Австралию на передовые позиции в области климатически-оптимизированных инноваций в области выращивания сельскохозяйственных культур. Ускорив интеграцию генетических признаков дикого ячменя в селекционные программы, исследователи смогут вывести новые сорта в течение следующего десятилетия и предложить фермерам своевременные решения, борющиеся с повышением температуры и деградацией почвы. Мы чрезвычайно гордимся значительным вкладом, который внесли исследователи из Университета Мердока в это совместное исследование. Поздравляем профессора Ли, соавтора доктора Юн Цзя, профессора Раджива Варшни, доктора Тяньхуа Хэ, доктора Бретта Чепмена и доктора Ванику Гарг за их вклад - их работа подчеркивает срочность сохранения генетических ресурсов и инвестирования в геномные технологии для обеспечения производства продовольствия в условиях глобального потепления».
Источник: Murdoch University.
Слева направо: исследователи д-р Ваника Гарг, профессор Раджив Варшней, д-р Юн Цзя, д-р Тяньхуа Хэ и профессор Чэндао Ли. Фото: Murdoch University.