Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) и партнеры расшифровали холодовые реакции лесной земляники, чтобы обеспечить выращивание более устойчивых сортов. Клубники. Они опубликовали свои выводы в журнале Journal of Experimental Botany.
В прошлом сельскохозяйственные культуры в первую очередь разводились для повышения производительности - в ущерб устойчивости. «Изменение климата затрудняет даже для современного сельского хозяйства компенсацию недостатка устойчивости, обнаруженного в сельскохозяйственных культурах из-за селекции и условий, в которых культурные растения полагаются на удобрения и уход. Поэтому дикие родственники и их генетические факторы устойчивости становятся все более важными для сельского хозяйства», - говорит профессор Питер Ник из Института растениеводства имени Йозефа Готлиба Кёльройтера при Технологическом институте Кельнройтера.
Его команда исследовала холодостойкость лесной земляники (Fragaria vesca) и таким образом заложила основу для более устойчивых линий разведения в будущем. Для своих исследований ученые обратились к Немецкому банку генов диких сородичей культурных растений.
В сравнительном исследовании ученые впервые выявили холодоустойчивые и холодочувствительные генотипы лесной земляники. Пара генотипов, контрастирующих по толерантности к холодовому стрессу, позволила раскрыть физиологические, биохимические, молекулярные и метаболические процессы, связанные с холодоустойчивостью.
«Мы смогли наблюдать определенные различия в том, как они справляются с холодовым стрессом, - рассказывает Ник. - С одной стороны, эти различия уже существовали до того, как наступил стресс. Определенные гены, регулируемые холодом, гораздо более выражены в генотипе, устойчивом к холоду. Они обеспечивают выработку белков, которые действуют как собственный антифриз клетки и защищают мембрану от повреждений, вызванных замерзанием».
С другой стороны, есть различия, которые вызваны только холодовым стрессом. Как объясняет ученый, это сначала просто физический сигнал для растения: «Холод делает мембрану растительной клетки жесткой, что влияет на транспортные процессы и активность ферментов. Этот физический сигнал затем должен быть эффективно преобразован в химический сигнал и достичь ядра клетки. Теперь мы идентифицировали гены, которые особенно важны в этом каскаде холодовых сигналов и обеспечивают успешную реакцию крепкой лесной земляники».
Холодостойкость будет передана культурной клубнике, подчеркнул он. «Результаты исследования имеют большую ценность для сельского хозяйства. В будущем мы сможем использовать эти результаты для выращивания клубники, которая производит больше антифризного белка, например. Нет необходимости в генной инженерии, но мы можем использовать обычное скрещивание. Опираясь на наши молекулярные знания, мы сможем быстро отобрать подходящие особи растений».
По мнению Ника, исследование также демонстрирует важность генных банков: «Пример лесной земляники показывает, что анализ диких видов может помочь нам сделать сельское хозяйство более устойчивым и стабильным в будущем».
Источник: Karlsruhe Institute of Technology.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
