Жара, засухи и наводнения - когда вся природа находится в стрессе, то картофель не исключение. Учитывая значение картофеля как одного из основных продуктов питания, ученые хотят сделать его пригодным для новой климатической реальности.
В рамках четырехлетнего проекта ЕС ADAPT международная группа под руководством экспертов Венского университета и с участием специалистов Боннского университета сосредоточилась на определении конкретных характеристик и молекулярных реакций, которые могут иметь решающее значение для выращивания картофеля в будущем. Полученные результаты будут реализованы на практике в последующем проекте.
После четырех лет интенсивных исследований международная группа под руководством Венского университета представила некоторые важные фундаментальные идеи о том, как можно заставить картофель справляться с изменением климата. Исследователи сделали некоторые ценные выводы о том, как культура реагирует на жаркую и сухую погоду и на заболачивание, вызванное затопленными полями.
Они взяли образцы с растений картофеля во время критических фаз их роста и провели измерения с целью изучения специфических характеристик и адаптивных реакций на молекулярном уровне, которые помогут выращивать более адаптированные сорта картофеля в будущем.
В ходе полевых испытаний, которые охватывали территорию от Испании и Сербии до Австрии и Нидерландов и включали около 50 сортов, выращенных в различных климатических условиях, группа выявила некоторые существенные различия в стабильности урожайности отдельных сортов.
Хотя многие высокопродуктивные сорта часто дают более высокую урожайность в идеальных условиях, экстремальные стрессовые условия, которые происходили в последние годы, показали, что сорта, урожайность которых, как правило, несколько ниже, оказались особенно стабильными в плане урожайности, когда их помещали в стресс. Вопрос, на который теперь нужно ответить, заключался в том, что сделало эти сорта настолько лучше справляющимися с экстремальной засухой и жарой.
С этой целью полевые испытания были дополнены экспериментами, проводимыми в теплицах и лабораториях, где можно точно регулировать стрессовые условия и наблюдать реакцию на стресс на клеточном уровне - так сказать, «вживую».
Например, в Боннском университете команда под руководством профессора Уте Воткнехт из Института клеточной и молекулярной ботаники работала с коллегами из Даремского университета и Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге над созданием сортов картофеля, которые позволяют анализировать вторичные мессенджеры, такие как кальций. Они играют ключевую роль в переводе воспринимаемых изменений условий окружающей среды в клеточные реакции.
Эксперименты позволили команде ADAPT отслеживать метаболические изменения на основе моделей экспрессии генов, гормонов или метаболитов и выявлять специфические признаки стресса. Таким образом, исследователи заложили некоторые ценные основы для разработки маркеров того, как картофель может выращиваться в будущем.
Проект ЕС ADAPT объединил взаимодополняющий опыт 10 ведущих научно-исследовательских институтов, четырех производителей картофеля, разработчика технологий скрининга и других участников, с целью изучения механизмов, лежащих в основе устойчивости картофеля к многочисленным стрессам.
«Именно это сочетание позволило нам решать эти сложные задачи на столь высоком уровне и основываться на потребностях сообщества и различных заинтересованных сторон, - говорит руководитель проекта доктор Маркус Тейге, клеточный биолог из Венского университета, объясняя подход команды. - Я считаю, что это правильный путь для будущих исследований в плане более устойчивых к климату культур, и это тот путь, по которому следует следовать в последующих проектах».
Источник: University of Bonn. На фото исследователь из Утрехтского университета измеряет фотосинтез в теплице. Автор фото: Манон Сас/Утрехтский университет.
