Международный центр улучшения кукурузы и пшеницы CIMMYT и его глобальные партнеры, включая ведущие институты Китая, провели новаторские исследования по созданию устойчивых к изменению климата сортов пшеницы, проанализировав генетическое разнообразие и приспособляемость тысяч селекционных линий в условиях будущих климатических сценариев, пишет Джон Бакум в релизе CIMMYT.
С учетом проблем изменения климата, которые уже влияют на урожайность культур, особенно более теплые дни и ночи, сейчас самое время оценить будущее продовольственных поставок в мире и внести коррективы.
Ученые CIMMYT провели моделирование, имитирующее пять сценариев, которые могут разыграться в течение следующих 70+ лет.
Исследователи использовали 3652 записи линий разведения из шести мировых питомников, администрируемых Международной сетью улучшения пшеницы, которая координируется CIMMYT и включает сотни партнеров и испытательных площадок по всему миру. Исследователи прогнали данные через пять различных сценариев изменения климата, от стабильного до сурового.
Ученые CIMMYT совместно с коллегами из Хэнаньского сельскохозяйственного университета (Чжэнчжоу, Китай), ICARDA и Китайской академии сельскохозяйственных наук опубликовали свои исследования в журнале Nature Climate Change.
Результаты показали, что менее трети сортов пшеницы хорошо адаптировались к потеплению, которое планета уже наблюдала за последние 10 лет. По мере того, как температура повышалась в моделировании, исследователи обнаружили четкую связь между повышением температуры и снижением стабильности сорта.
«Стабильность - ключ к селекционным программам и фермерском производству. Знание того, что определенный сорт хорошо работает в определенной среде и дает ожидаемый урожай, позволяет фермерам лучше планировать будущее своих культур», - поясняет соавтор Мэтью Рейнольдс, выдающийся ученый CIMMYT и руководитель отдела физиологии пшеницы.
«Мы провели анализ с разных точек зрения, чтобы климатические эффекты и соответствующие предложения по корректировке текущих моделей селекции можно было рассматривать с точки зрения изменения климата, отбора генов и/или взаимодействия генов и окружающей среды», - говорит соавтор Вэй Сюн, старший научный сотрудник CIMMYT и специалист по моделированию сельскохозяйственных систем.
Парадокс разведения элитных линий
Местные и региональные программы селекции, а также целенаправленная селекция CIMMYT способствуют формированию генофондов, которые перекрываются по многим ключевым агрономическим признакам, что ограничивает генетическое разнообразие.
«Это непреднамеренное последствие. Поскольку традиционная селекция фокусируется на скрещивании лучшего и элитного материала, такая концентрация на самом деле может снизить генетическое разнообразие», - сказал Рейнольдс.
Этот «парадокс» показывает необходимость увеличения генетической изменчивости и экологической диверсификации в селекционных программах, которые разрабатывают более урожайные устойчивые к климату сорта. Селекционные программы также должны быть нацелены на признаки, связанные с улучшенной адаптацией к повышенным температурам и толерантностью к волнам тепла, что требует междисциплинарной интеграции.
Взгляд в прошлое в поисках ответов
За последние 10 000 лет климат был необычайно стабильным, что означает, что современная одомашненная пшеница не подвергалась резким колебаниям температуры, которые прогнозируются на ближайшие 100 лет. Однако дикие родственники пшеницы, такие как Triticeae, имеют миллионы лет опыта выдержки меняющегося климата.
CIMMYT имеет программу предварительного разведения, которая изучает дикие расы пшеницы и более экзотические источники на предмет признаков устойчивости к изменению климата. Когда такие признаки идентифицированы генетически, можно применять новые методы разведения, такие как редактирование генов, и совершенствовать модели селекции.
Для внедрения этих новых методов необходимо преодолеть ряд барьеров, в том числе более широкий обмен зародышевой плазмой между странами и селекционными группами, использование более быстрых циклов селекции там, где это целесообразно, и более глубокое понимание генов, которые повышают устойчивость к жаре без потери урожайности.
В связи со снижением устойчивости к изменению климата и медленным развитием сортов становится острой необходимость в повышении генетической изменчивости для адаптации к изменению климата, особенно в развивающихся странах, где темпы потепления беспрецедентны, а циклы размножения, как правило, длиннее, чем в развитых странах.
«Столкнувшись с возросшей изменчивостью климата, селекционерам необходимо пересмотреть свои стратегии разведения, чтобы интегрировать генетическое разнообразие, которое обеспечивает устойчивость к изменению климата без ущерба для производительности», заключил Рейнольдс.
Источник: www.cimmyt.org.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
