Ученые провели исследование, открыв возможность создания устойчивых к климату зерновых
фото: фрипик
В рамках международного исследования было выявлено, что генетический механизм, регулирующий переход семян из состояния покоя к прорастанию, может значительно повысить устойчивость зерновых культур к климатическим изменениям. Обнаруженный биологический регулятор представляет собой важный элемент в области генетической инженерии и селекции растений, открывая новые перспективы для разработки сортов, способных адаптироваться к стрессовым условиям окружающей среды.
Феноменология семенного покоя, характеризующаяся неспособностью семян прорастать даже при оптимальных условиях температуры и влажности, является критически значимым аспектом в агрономии. Преждевременное прорастание семян внутри колоса до сбора урожая приводит к значительным экономическим потерям, оцениваемым более чем в один миллиард долларов ежегодно. Кроме того, длительный период покоя семян задерживает посев следующих культур, что негативно сказывается на сельскохозяйственном календаре и урожайности.
Ген MKK3 был идентифицирован как ключевой регулятор, определяющий продолжительность периода покоя семян. Его количественные характеристики и уровень экспрессии непосредственно влияют на длительность этого периода: увеличение числа копий гена и повышение уровня его экспрессии приводят к сокращению периода покоя и ускорению прорастания. Таким образом, ген MKK3 может рассматриваться как "биологический будильник" для семян, контролирующий их переход к активной фазе роста.
Анализ генетического материала более тысячи образцов ячменя из различных регионов мира показал, что естественный и искусственный отбор способствовали закреплению разнообразных аллельных вариантов гена MKK3. В Восточной Азии, где преобладает высокая влажность, предпочтение отдавалось формам с продолжительным периодом покоя, что обеспечивало защиту от преждевременного прорастания. Напротив, в Северной Европе культивировались сорта с коротким периодом покоя, что способствовало быстрому и дружному всходу, особенно важному для пивоваренной промышленности.
Особое внимание было уделено голозёрному ячменю из региона Цинхай-Тибетское плато, который демонстрирует максимальную активность гена MKK3. Это позволяет семенам быстро прорастать даже в суровых климатических условиях высокогорья. Местные фермеры используют эту особенность, собирая урожай на ранних стадиях, суша, обжаривая и измельчая зерно, что обеспечивает его сохранность и быстрое прорастание в неблагоприятных условиях.
Учёные предполагают, что интеграция различных аллельных вариантов гена MKK3 в селекционные программы может значительно повысить устойчивость зерновых культур к климатическим стрессам. Такие подходы могут стать важным элементом стратегии по обеспечению продовольственной безопасности в условиях изменяющегося климата, способствуя устойчивому развитию сельского хозяйства и адаптации к новым экологическим вызовам.
