Урожайность зерна у нового тритордеума на солончаково-щелочных почвах на 28% больше по сравнению с обычной пшеницей.
Исследователи впервые секвенировали геном Hordeum brevisubulatum - дикого ячменя, способного произрастать на засоленных и щелочных почвах, и создали синтетический гибрид с пшеницей – новый тритордеум. Результаты этого исследования помогут трансформировать сельское хозяйство в засушливых регионах, где засоление почв имеет решающее значение, сообщает CiB - Biotechnology Information Center – некоммерческая организация по информированию различных аудиторий об исследованиях и применении биотехнологий.
В научном прорыве, имеющем мировые последствия, международная группа исследователей впервые расшифровала полный геном Hordeum brevisubulatum - дикого ячменя, отличающегося способностью расти на засоленных и щелочных почвах - в условиях, где большинство сельскохозяйственных культур не могут выжить. Это достижение произведет революцию в производстве зерна в сложнейших условиях окружающей среды.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Plants, проводилось под руководством ученых из Университета Мердока в Австралии и Пекинской академии сельскохозяйственных и лесных наук (BAAFS) в Китае. Секвенирование генома выявило уникальные генетические механизмы, объясняющие необычайную устойчивость этого растения к неблагоприятным факторам окружающей среды.
Более миллиарда гектаров сельскохозяйственных почв во всем мире страдают от засоления или щелочности, и эта проблема усугубляется интенсивным орошением, плохим дренажем и изменением климата. С другой стороны, Hordeum brevisubulatum на протяжении тысячелетий эволюционировал, чтобы успешно расти в этих суровых почвах.
Генетический анализ выявил дупликацию генов, связанных с солевым и щелочным стрессом, таких как модуль CaBP-NRT2, отвечающий за обнаружение стресса и транспортировку необходимых питательных веществ, таких как кальций и нитрат. При внедрении этого гена в другие злаковые культуры увеличивалось поглощение питательных веществ и биомасса в деградированных почвах.
Одним из самых удивительных открытий стала идентификация гена Fhb7, происходящего от эндофитного гриба, введенного посредством горизонтального переноса генов - редкого явления между различными биологическими царствами. Этот ген позволяет растению нейтрализовать активные формы кислорода - токсичные соединения, которые накапливаются в условиях экологического стресса.
Используя эти знания, ученые создали новый экспериментальный гибрид: Tritordeum AABBII, полученный в результате скрещивания обычной пшеницы и дикого ячменя. Этот синтетический гибрид с шестью наборами хромосом продемонстрировал многообещающие результаты: эффективность поглощения нитратов увеличилась на 48%, а урожайность зерна на 28% на солончаково-щелочных почвах по сравнению с обычной пшеницей.
Важно отметить, что этот новый тритордеум отличается от одноименного гибрида, разработанного испанскими исследователями в 1970-х и 1980-х годах.
Фото: CiB – Biotechnology Information Center.
«Наши результаты открывают преобразующий потенциал для сельского хозяйства, особенно в засушливых регионах, где засоление почвы имеет решающее значение, - сказал Чэндао Ли, профессор и исследователь из Университета Мердока. - Это мощный генетический инструмент для защиты производства зерновых от экстремальных климатических условий и содействия созданию более устойчивых сельскохозяйственных систем к 2030 году».
Источник и фото: CiB – Biotechnology Information Center.