Ячмень против засухи

Предполагается, что для сельского хозяйства большей части Европы глобальные изменения климата не несут катастрофических последствий. А вот для земледельцев, возделывающих поля в Азии и Африке южнее Сахары, эти изменения могут стать серьезным испытанием. Расчеты межправительственной группы экспертов по изменению климата показывают, что уже к 2020 году урожайность сельскохозяйственных культур в этих областях может снизиться вдвое. Произойдет это потому, что погода будет более контрастной, с широкой амплитудой колебаний температуры и сезонно более неравномерным выпадением осадков. Климат этих областей, в целом, будет приближаться к пустынному.

Чтобы обеспечить продовольствием население этих регионов, ученые исследуют генетические механизмы, которые позволяют некоторым растениям противостоять высоким температурам, выдерживать недостаток влаги и при этом давать урожай. Одним из растений, обратившим на себя пристальное внимание исследователей, оказался ячмень.

Среди зерновых, которые выращивает человек, ячмень считается четвертой по важности культурой после кукурузы, риса и пшеницы. Но именно он имеет самый широкий спектр распространения. Ячмень возделывают в засушливых регионах Ближнего Востока, на Тибетском плато на высоте свыше 4000 метров над уровнем моря, в Северной и Восточной Африке. Северная граница выращивания ячменя совпадает с границей культивирования других зерновых. Такой широкий ареал возделывания этот злак приобрел благодаря генетической пластичности, позволяющей приспосабливаться к различным условиям. Именно поэтому ученые из Института Макса Планка, находящегося в германском городе Кельн, выбрали эту культуру в качестве модели для изучения адаптационных механизмов.

Сорта ячменя, произрастающие в жарком климате, имеют ряд специфических черт. Так их листья и стебли содержат красный пигмент, защищающий их от избытка ультрафиолета, а волоски, расположенные на этих частях растения, отражают излишек света и препятствуют испарению влаги. Ячмень, растущий в условиях засушливого климата, имеет более короткий период цветения по сравнению с сортами, произрастающими в умеренном европейском климате. Эта особенность очень важна, потому что сокращение периода вегетации в засушливом климате позволит собрать урожай до наступления жаркого сезона.

Исследователи начали работу с определения участка генома, регулирующего время цветения ячменя. Затем в тепличных условиях изучалось влияние освещенности, температуры и количества влаги на механизмы, которые определяются этими генами. После этого выявлялись участки генома, которые повышают урожайность в засушливых условиях.

Ожидаемая урожайность этих сортов - 500 кг зерна с гектара. По сравнению с 6-10 тоннами, которые собирает немецкий фермер, это может показаться смехотворным достижением, но для огромного числа крестьянских хозяйств, обрабатывающих землю с помощью тяглового скота, это приемлемо.

Следующий этап, уже практически вплотную приближающий исследования к созданию засухоустойчивых и дающих высокий урожай сортов – эксперименты в открытом грунте. Такими исследованиями планировали заниматься в засушливых регионах Сирии в центре сельскохозяйственных исследований.

В дальнейшем, на основе исследования участков генома ячменя, отвечающих за адаптацию к засухе, методами генной инженерии можно будет создать засухоустойчивые сорта других зерновых, к примеру, пшеницы. В свете надвигающихся климатических трансформаций, связанных с потеплением климата, селекция сельскохозяйственных культур, способных давать урожаи в засушливом климате вселяет надежду, что человечеству не придется бороться с голодом, вызванным изменениями погоды. Будем надеяться, что ученые смогут находить решения и для других не менее важных проблем.

Источник: http://www.mpg.de/en

Комментарии: