Открыта возможность создания зерновых, устойчивых к климату: исследование

Международная группа ученых обнаружила в геноме ячменя механизм, способный повысить устойчивость зерновых культур к меняющимся климатическим условиям. Исследование выявило генетический регулятор, контролирующий период покоя семян и момент их прорастания. Это открытие закладывает основу для целенаправленного выведения сортов, более устойчивых к стрессовым факторам.

Семенная спячка, состояние, при котором семена не прорастают даже в оптимальных условиях, представляет собой двойную проблему для сельского хозяйства. Слишком раннее пробуждение может привести к прорастанию зерна в колосе до уборки, снижая качество урожая и вызывая значительные экономические потери. С другой стороны, чрезмерно долгий период покоя задерживает посев последующих культур.

Ключевым элементом в регулировании этого процесса оказался ген MKK3. Установлено, что количество копий этого гена и уровень его активности напрямую влияют на продолжительность периода покоя: чем больше копий MKK3, тем короче спячка и быстрее начинается прорастание. Таким образом, ген MKK3 действует как своеобразный «будильник» для семян.

Анализ более тысячи образцов ячменя из разных уголков мира показал, что естественный и искусственный отбор сформировали различные варианты этого гена в зависимости от региональных условий. В регионах с высокой влажностью, таких как Восточная Азия, предпочтение отдавалось вариантам с более длительным периодом покоя, что предотвращало преждевременное прорастание в сезон дождей. В Северной Европе, напротив, земледельцы исторически выбирали формы с коротким периодом покоя, обеспечивающие быстрые и дружные всходы, что было важно, в том числе, для пивоварения.

Особое внимание было уделено голозёрному ячменю с Цинхай-Тибетского плато. У этого сорта активность MKK3 максимальна, что приводит к практически немедленному прорастанию семян и минимальному периоду покоя. Это свойство является преимуществом в суровых климатических условиях, где ранние осенние заморозки не редкость. Местные фермеры практикуют сбор урожая, последующую сушку, обжарку и помол зерна, что позволяет его хранить и получать быстрые всходы даже на больших высотах.

Ученые полагают, что использование различных вариантов гена MKK3 в селекционной работе позволит создавать зерновые культуры, более эффективно справляющиеся с климатическим стрессом и погодными колебаниями. Эти подходы могут стать важным элементом стратегии обеспечения продовольственной безопасности в условиях глобальных климатических изменений.