Ученые вывели пшеницу, устойчивую к солевому стрессу

Для большинства сельхозкультур засоление почвы - серьезный стресс-фактор. Австралийским селекционерам удалось вывести новый сорт пшеницы, устойчивый к избытку соли в почве.

Засоление почв - весьма серьезная сельскохозяйственная проблема. Особенно остро она стоит в сухих и жарких регионах, где к первичному засолению, то есть естественному накоплению солей в почве, добавляется вторичное засоление, вызванное искусственным орошением. Для большинства культур избыток соли - это стресс-фактор, на который они реагируют снижением урожайности.

Между тем, человечество нуждается в прямо противоположной тенденции: ведь чтобы прокормить те девять миллиардов человек, которые, согласно прогнозам экспертов, будут населять нашу планету уже в 2050 году, потребуется вдвое больше зерна, чем производится сегодня, а значит, урожайность пшеницы, кукурузы и риса предстоит существенно повысить. Засоление почв препятствует решению этой задачи, говорит австралийский ученый Маттью Гиллиам (Matthew Gilliham), научный сотрудник университета Аделаиды, эксперт в области физиологии и генетики растений: "Проникая в листья, соль нарушает обмен веществ. А ведь именно в листьях происходит столь важный процесс как фотосинтез. Избыток соли этот процесс тормозит".

Чудо-ген из генома однозернянки

Поэтому специалисты разных стран мира упорно работают над выведением таких сортов культурных растений, чтобы они лучше переносили повышенное содержание солей в почве. Теперь австралийским ученым удалось добиться первого крупного успеха на этом пути: в геноме так называемой полбы-однозернянки, дикорастущего родственника современных сортов культурной пшеницы, они обнаружили ген, не позволяющий растению усваивать чересчур много соли из почвенной влаги. Маттью Гиллиам поясняет: "Этот самый ген кодирует белок, который синтезируется клетками ксилемы и окружающих ее тканей. Ксилема - это сосудисто-волокнистые пучки, те самые проводящие пути, по которым вода и минеральные соли доставляются от корней растения к его листьям. А обнаруженный нами белок блокирует транспортировку солей, они остаются в корнях и не попадают в побеги".

Используя классическое скрещивание, австралийским специалистам удалось перенести ген однозернянки в геном одного из современных сортов твердой пшеницы. Пробные посадки этого модифицированного сорта на умеренно засоленной почве продемонстрировали повышение урожайности на 25 процентов по сравнению с контрольными посадками на такой же почве идентичного сорта без внедренного гена. И это при том, что твердая пшеница вообще очень чувствительна к избытку соли в почве и реагирует на него крайне болезненно.

"Это первое исследование, в ходе которого был продемонстрирован рост урожайности в условиях незащищенного грунта, - говорит Маттью Гиллиам. - В лабораторных условиях некоторых успехов в выведении сортов, устойчивых к засолению почв, удавалось добиться и раньше. Но когда дело доходило до полевых испытаний в открытом грунте, ни о каком сколько-нибудь существенном повышении урожайности и речи не было. Так что нынешний результат - это весьма значительный прогресс".

И твердая пшеница, и мягкая, и прочие злаки...

Достигнутый успех касается не только твердой пшеницы. Маттью Гиллиам и его коллеги приступили и к выведению модифицированных сортов мягкой пшеницы, а на ее долю приходится 90 процентов всех посадок этой культуры. Кроме того, изучение структуры и свойств специфического белка в однозернянке поможет использовать тот же механизм в процессе селекции устойчивых к солевому стрессу сортов других пищевых и кормовых растений. "Теперь, когда мы идентифицировали этот специфический ген в однозернянке, мы можем приступить к поиску аналогичных генов в других видах растений, а затем попытаться повысить активность этих генов посредством традиционной селекции, - говорит Маттью Гиллиам. - Однако есть и иной путь: использовать методы современной генной инженерии и напрямую перенести этот самый ген однозернянки в геномы других культур".

Пока исследователи предпочли все же классическое скрещивание - тем более что речь идет о наиболее распространенных в мире сортах, а потребители относятся к генетически модифицированным продуктам питания, как известно, без особого восторга. И работа эта идет не только в Австралии, говорит Маттью Гиллиам: "Генетический материал для программ селекции свободно доступен по всему миру. Интерес к нашим исследованиям уже проявили в Бангладеш, Тунисе, Пакистане и Индии. Там сейчас ведется скрещивание нашей устойчивой к солевому стрессу твердой пшеницы с местными сортами. Мы полагаем, что лет через пять они появятся на рынке".

Впрочем, подчеркивает ученый, задача по выведению сельскохозяйственных культур, устойчивых к стрессу, еще далека от решения. Тем более что избыток соли - отнюдь не единственный фактор стресса. А потому успех австралийских исследователей - это лишь один небольшой шаг к достижению главной цели: обеспечить продовольствием растущее население планеты.

Другие новости по теме

Биологи вывели сорт пшеницы, способный расти на подсоленной почве Австралийские биологи вывели новый сорт твердой пшеницы, способный расти на подсоленных почвах Австралии и других континентов, и успешно вырастили первый урожай "солеустойчивого" злака, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Biotechology.

Украина отказалась от закупок гороха и твердых сортов пшеницы В этом году государство сократило перечень товаров для закупки на четыре позиции.

Обнаружен белок, способный спасти человечество от голода Обнаруженный вид белка является особым типом протеина и получил название СС-белок.

Биологи выяснили, почему некоторые сорта марихуаны не обладают наркотическим действием Биологи выяснили, почему некоторые сорта марихуаны обладают психоактивным действием, а некоторые – нет, сообщает журнал Genome Biology.

Изобретен спрей, который увеличивает зерна пшеницы на 20% Британские ученые изобрели спрей, увеличивающий зерна пшеницы на 20%.