Результаты исследования предлагают практический путь развития для селекционеров пшеницы. Исследователи предлагают двухэтапный подход к созданию более продуктивных и устойчивых культур: во-первых, выявление сортов с наивысшим потенциалом урожайности, а во-вторых, отбор наиболее адаптированных к конкретным условиям выращивания. Эта стратегия может повысить эффективность и рентабельность селекционных программ за счет сокращения количества участков, необходимых для полевых испытаний перспективных линий.
Исследование, опубликованное в журнале Trends in Plant Science, было проведено в соавторстве с Алехандро дель Посо из Университета Тальки (Чили) и Виктором Садрасом из Университета Аделаиды (Австралия).
Исследование предлагает потенциальное решение продолжающейся научной дискуссии о том, как наилучшим образом сбалансировать потенциал урожайности и стрессоустойчивость пшеницы — культуры, критически важной для глобальной продовольственной безопасности. В условиях изменения климата, приводящего к учащению засух и аномальной жары, повышение урожайности и адаптивности посредством генетической селекции остаётся жизненно важным для обеспечения продовольствием населения мира, которое, по прогнозам, к 2050 году достигнет 9,5 млрд человек.
Араус считает, что результаты исследования показывают, что отбор сортов в очень суровых условиях окружающей среды «не является лучшей стратегией селекции, поскольку может ограничить их продуктивность. Селекция с учётом физиологической эффективности использования воды (понимаемой как соотношение фотосинтеза и транспирации) будет иметь отрицательный эффект с точки зрения продуктивности».
«С другой стороны, то, что хорошо в оптимальных условиях, также хорошо и в менее оптимальных: высокоурожайный кандидат, отобранный в наилучшей среде, обычно превосходит сорта, которые не были отобраны по своему потенциалу урожайности, и это будет происходить в широком диапазоне условий, например, при умеренной засухе», - поясняет он.
Исключениями могут быть только крайне стрессовые условия. Но и здесь Араус защищает эту стратегию: «Даже в условиях изменения климата, подобных нынешним, где мы будем сталкиваться со всё более экстремальными ситуациями, необходимо придерживаться этой стратегии, поскольку продуктивность сортов, выведенных в экстремальных условиях, не принесёт прибыли европейским фермерам».
Исследование предлагает более эффективный подход к генетической селекции пшеницы. Результаты показывают, что ранние этапы селекции — первые шесть-семь поколений — должны проходить в оптимальных условиях выращивания с упором на отбор сортов с наивысшим потенциалом урожайности. На последующих этапах эти усовершенствованные линии будут испытываться в течение нескольких поколений в конкретных регионах, где они будут возделываться, что позволит селекционерам выявить те из них, которые лучше всего адаптированы к местным условиям.
Такой подход имел бы два основных преимущества. Первое – экономическое, поскольку «сокращение количества мест для отбора перспективных линий и приоритетное развитие хорошо управляемых культур в благоприятных условиях также снизило бы общие затраты на улучшение сортов во всем мире», – говорит Араус. Второе преимущество – эффективность: селекция в оптимальных условиях более эффективна, поскольку сводит к минимуму факторы, которые могут сбить с толку селекционера. «При оптимальных условиях генетический потенциал растения проявляется лучше. С другой стороны, в неоптимальных условиях (недостаток воды, неплодородные почвы или перепады температур) возникает больше внешних помех, что затрудняет выявление лучших особей».
Исследование выявило несколько признаков, связанных с более высокой урожайностью пшеницы, особенно в условиях дефицита воды. Араус пояснил, что наиболее урожайные сорта не обязательно являются самыми водосберегающими, а скорее теми, которые способны получать и использовать больше воды благодаря глубокой или гибкой корневой системе, способной извлекать влагу из почвы разной глубины.
Он также подчеркнул важность архитектуры растений, позволяющей свету достигать всех листьев, улучшая фотосинтез по всему пологу: «Чтобы все листья могли участвовать в использовании света, верхние листья должны быть максимально вертикальными, чтобы лучи могли проходить сквозь них и достигать самых нижних частей».
Другие способствующие факторы включают большее количество колосьев на единицу площади, большее количество зёрен и более высокую эффективность фотосинтеза на единицу солнечного света. В совокупности эти факторы повышают эффективность использования радиации и воды. По словам Арауса, не существует «панацеи или одного единственного признака», а скорее набора признаков, повышающих эффективность использования радиации и воды.
Наконец, в исследовании также анализировались трансгенные пути повышения урожайности, но «пока что они не дали существенных результатов… результаты адаптации к определенным стрессовым условиям, таким как засуха, довольно скромны».
Источник: web.ub.edu.
