Сорта пшеницы, выведенные для получения высоких урожаев в благоприятных условиях, также показывают отличные результаты в сложных средах.

от

Профессор Хосе Луис Араус участвовал в исследовании

Профессор Хосе Луис Араус с факультета биологии Университета Барселоны и член центра агротехнологий Agrotecnio—CERCA участвовал в исследовании, которое показало: сорта пшеницы, которые демонстрируют наилучшие результаты в идеальных условиях (вода, питательные вещества, температура), также дают более высокие урожаи в сложных экологических и агрономических ситуациях, таких как чрезмерная жара или засуха.

Новая стратегия селекции

В результате этого открытия исследователи рассмотрели, как можно вывести более продуктивные сорта. Они отметили, что наиболее экономичная и эффективная стратегия генетического улучшения сельскохозяйственных культур — это двухэтапный процесс:

1. На первом этапе необходимо отобрать сорта с самым высоким потенциалом урожайности.
2. На втором этапе — выбрать сорта, которые лучше всего адаптированы к среде, в которой они будут выращиваться.

Такой подход может снизить затраты, поскольку уменьшит количество площадок, необходимых для отбора перспективных селекционных линий.

Исследование

Исследование, обзор научной литературы, опубликован в Trends in Plant Science. В нём приняли участие исследователи Алехандро дель Посо из Университета Тальки (Чили) и Виктор Садрас из Университета Аделаиды (Австралия).

Повышение потенциала урожайности пшеницы и её устойчивости к таким факторам, как засуха или высокие температуры, которые всё чаще встречаются из-за изменения климата, имеет важное значение для обеспечения продовольствием населения мира, которое, по оценкам, достигнет 9,5 миллиарда человек к 2050 году.

Генетический отбор имеет важное значение в этой задаче, но это итеративный и медленный процесс. Он состоит из скрещивания особей с лучшими агрономическими и физиологическими характеристиками и отбора наиболее перспективных потомков в течение нескольких поколений.

Научные дебаты

В научном сообществе ведутся споры о том, что лучше: некоторые утверждают, что отбор должен основываться на потенциале урожайности зерна в оптимальных условиях, в то время как другие считают, что он должен основываться на способности зерна адаптироваться к стрессовым ситуациям.

Араус считает, что результаты исследования показывают: отбор сортов в очень тяжёлых условиях окружающей среды «не является лучшей стратегией селекции, поскольку может ограничить их производительность». Учёт физиологической эффективности использования воды (понимаемой как соотношение фотосинтеза и транспирации) был бы отрицательным с точки зрения продуктивности.

С другой стороны, то, что хорошо в оптимальных условиях, хорошо и в менее оптимальных: высокоурожайный кандидат, отобранный в наилучшей среде, обычно превосходит сорта, которые не были отобраны по их потенциалу урожайности, и это происходит в широком диапазоне условий, таких как умеренная засуха.

Исключением могут быть только экстремальные условия. Но и здесь Араус защищает эту стратегию: «Даже в условиях изменения климата, подобных нынешним, когда мы будем сталкиваться со всё более экстремальными ситуациями, необходимо придерживаться этой стратегии, поскольку продуктивность сортов, выведенных в экстремальных условиях, не будет выгодной для европейских фермеров».

Исследование позволило учёным установить наиболее подходящую стратегию проведения процесса генетического отбора. Согласно результатам, первые фазы — первые шесть-семь поколений — должны быть сосредоточены на оптимальной агрономической среде (с наилучшими возможными условиями), и сорта должны отбираться с учётом максимально возможного урожая.

На следующих этапах продвинутые линии с хорошими агрономическими характеристиками будут отправлены для окончательной селекции в конкретную область, где они должны быть выращены — на пару дополнительных поколений — для выявления наиболее адаптированных к местным условиям сортов.

Такой подход имеет два основных преимущества. Первое — экономическое, поскольку «сокращение количества мест для отбора продвинутых линий, уделяя приоритетное внимание развитию хорошо управляемых культур в благоприятных условиях, также снизит общие затраты на улучшение сортов во всём мире», — говорит Араус. Второе преимущество — эффективность: отбор в оптимальных условиях более эффективен, поскольку минимизирует факторы, которые могут запутать селекционера.

«Если условия оптимальны, генетический потенциал растения проявляется лучше. С другой стороны, в неоптимальных условиях (недостаток воды, неплодородные почвы или переменные температуры) возникает больше «шума» в окружающей среде, что затрудняет идентификацию лучших особей», — отмечает профессор UB.

Исследование также выявило агрономические и физиологические характеристики, связанные с более высокой производительностью. «Некоторые из характеристик, которые делают растения более продуктивными, особенно с учётом того, что вода является фактором, который больше всего ограничивает продуктивность, — это те, которые повышают способность захватывать воду: дело не столько в том, что они очень эффективно используют воду, сколько в том, что они могут использовать её больше, чем другие сорта», — объясняет Араус.

Это можно достичь, например, «с помощью корней, способных исследовать почву на глубину, когда нет воды, или использовать поверхностную воду, когда идёт дождь или если культура орошается», — отмечает он.

Архитектура культуры также имеет ключевое значение: свет должен распределяться как можно более равномерно между верхними и нижними слоями растений. «Чтобы все листья вносили свой вклад в использование света, верхние листья должны быть как можно более вертикальными, чтобы позволить излучению проходить и достигать самых базальных частей», — объясняет исследователь.

Другими определяющими факторами будут производство большего количества колосьев на единицу площади, увеличение количества зёрен и более высокая скорость фотосинтеза полога на единицу солнечной радиации. «Всё это достигается при правильной архитектуре и хороших условиях поглощения воды, которые поддерживают устьица открытыми», — подчёркивает он.

По словам Арауса, не существует «панацеи или единственной особенности», а есть набор характеристик для повышения эффективности использования радиации и воды.

Наконец, в исследовании были проанализированы трансгенные пути повышения урожайности, но «пока они не дали значительных результатов». Более того, «результаты адаптации к конкретным стрессовым условиям, таким как засуха, довольно скромны», — заключает исследователь.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте