По мере роста населения и прогрессирования изменения климата продовольственные ресурсы могут стать дефицитными в будущем. В связи с надвигающимися сценариями перед селекционерами стоит задача повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Можно ли оптимизировать существующие сорта путем селекции?
Чтобы помочь повысить урожайность сегодняшних сортов, международная группа ученых изучила генетическое разнообразие различных сортов пшеницы и тем самым обнаружила удивительные связи с социокультурной историей человечества.
Ученые Helmholtz Zentrum Munchen участвовали в крупномасштабном исследовании WHEALBI, финансируемом Европейским Союзом. Вместе с командами из Франции, Италии, Венгрии, Турции и других европейских стран они проанализировали геномы 480 сортов пшеницы, включая дикие травы, древние зерна и современные высокоэффективные сорта. Помимо изучения эволюции и выращивания современной мягкой пшеницы, генетики также связали развитие пшеницы с географическими и геополитическими событиями в истории человечества.
Современная мягкая пшеница возникла около 10000 лет назад в регионе современной Турции от помеси твердой пшеницы и дикой травы (Aegilops tauschii), в то время как зерно, которое мы называем полбой, стебли культивируемой пшеницы и различных видов мягкой пшеницы. «Возникновение культурных растений тесно связано с миграциями людей на протяжении тысячелетий», – говорит биоинформатик Майкл Зайдель вместе с Дэниелом Лангом, одним из ведущих авторов исследования. Оба исследователя работают в группе генома растений и системной биологии (PGSB) в Центре им. Гельмгольца в Мюнхене.
Команда PGSB определила три генофонда используемых сегодня сортов мягкой пшеницы, которые тесно связаны с историческими событиями: один из высокоурожайных сортов, одомашненных на Ближнем Востоке, которые распространились в рамках зеленой революции, и два отдельных генофонда из западных и западных сортов. Центральная Европа.
Между 1966 и 1985 годами они разошлись в результате геополитического и социально-экономического разделения во время холодной войны. С падением «железного занавеса» в 1989 году линии пшеницы снова постепенно перемешались, как показывает их геном.
Даже появление и расширение Европейского Союза можно увидеть в геноме сегодняшней пшеницы. Линии пшеницы, которые раньше выращивались в основном в Центральной Европе, теперь используются по всей Европе. «Эти примеры демонстрируют влияние человека на распространение и эволюцию сельскохозяйственных культур – помимо их фактического развития в культурные растения», – заявил биоинформатик Ланг из Helmholtz Zentrum Munchen.
Знание генетического разнообразия пшеницы является предпосылкой для оптимизации современных сортов пшеницы. Знание ключевых характеристик для селекции является важной предпосылкой для повышения урожайности будущих сортов и удовлетворения потребностей растущего населения мира и неизбежного изменения климата. Вместе с кукурузой и рисом пшеница входит в тройку самых важных продуктов питания в мире. Выращивание пшеницы, несмотря на истощение почвенных и водных ресурсов в потенциально сложных климатических условиях, может стать жизненно важным в будущем.
Следовательно, исследователи, участвовавшие в исследовании WHEALBI, идентифицировали ранее неизвестные гены, которые влияют на урожайность, время цветения, высоту и стабильность растений пшеницы. Для автора-корреспондента Георга Хаберера из PGSB это только начало: «Мы ожидаем большого количества дальнейших исследований, которые будут эффективно использовать эти результаты для исследований в области селекции."