«Стрессоустойчивый» к изменению климата картофель создают ученые
Жара, засуха и наводнения — вся природа находится в стрессе, и картофель не исключение. Как основной продукт питания, картофель особенно интересен в том, чтобы сделать пригодным для новой климатической реальности. В рамках четырехлетнего проекта ЕС ADAPT международная группа под руководством Венского университета и с участием Боннского университета теперь изучает, как это можно сделать.
Исследователи преуспели в определении конкретных характеристик и молекулярных реакций , которые могут иметь решающее значение для выращивания картофеля в будущем. Эти последние результаты будут реализованы на практике в последующем проекте.
Картофель — одна из важнейших продовольственных культур в мире. Одной из главных угроз надежности урожая клубней и высокому качеству этого основного продукта питания в будущем является восприимчивость растений картофеля к жаре и засухе — двум явлениям, которые изменение климата вызывает все чаще, либо вместе, либо последовательно.
Периоды жаркой погоды и засухи часто следуют за региональными наводнениями, вызванными сильными дождями, которые могут уничтожить весь урожай в течение нескольких дней. Однако до недавнего времени было мало известно о том, как картофель реагирует на эти многочисленные стрессы.
После четырех лет интенсивных исследований международная группа под руководством Венского университета представила некоторые важные фундаментальные идеи о том, как можно заставить урожай справляться с изменением климата. Исследователи сделали некоторые ценные выводы о том, как растения картофеля реагируют на жаркую и сухую погоду и на заболачивание, вызванное затопленными полями.
Они взяли образцы с растений картофеля во время критических фаз их роста и провели измерения с целью изучения специфических характеристик и адаптивных реакций на молекулярном уровне , которые помогут выращивать более адаптированные сорта картофеля в будущем.
В ходе полевых испытаний , которые охватывали территорию от Испании и Сербии до Австрии и Нидерландов и включали около 50 сортов, выращенных в различных климатических условиях, группа выявила некоторые существенные различия в стабильности урожайности отдельных сортов.
Хотя многие сорта часто дают более высокую урожайность в идеальных условиях, экстремальные стрессовые условия, которые мы время от времени наблюдали в последние годы, показали, что сорта, урожайность которых, как правило, была несколько ниже, оказались особенно стабильными в плане урожайности, когда их помещали в стресс. Вопрос, на который теперь нужно было ответить, заключался в том, что сделало эти сорта настолько лучше справляющимися с экстремальной засухой и жарой.
С этой целью полевые испытания были дополнены экспериментами, проводимыми в теплицах и лабораториях, где можно точно регулировать стрессовые условия и наблюдать реакцию на стресс на клеточном уровне — так сказать, «вживую».
Например, в Боннском университете рабочая группа под руководством профессора Уте Воткнехт из Института клеточной и молекулярной ботаники работала с коллегами из Даремского университета и Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге над разработкой сортов картофеля, которые позволяют анализировать вторичные мессенджеры, такие как кальций. Они играют ключевую роль в переводе воспринимаемых изменений условий окружающей среды в клеточные реакции.
Эксперименты позволили команде ADAPT отслеживать метаболические изменения на основе моделей экспрессии генов, гормонов или метаболитов и выявлять специфические признаки стресса. Таким образом, исследователи заложили некоторые ценные основы для разработки маркеров того, как картофель может выращиваться в будущем.
Проект ЕС ADAPT объединил взаимодополняющий опыт 10 ведущих научно-исследовательских институтов, четырех производителей картофеля, разработчика технологий скрининга, агентства и некоммерческого альянса ЕС с целью изучения механизмов, лежащих в основе устойчивости картофеля к многочисленным стрессам.
«Именно это сочетание позволило нам решать эти сложные задачи на столь высоком уровне и основываться на потребностях сообщества и различных заинтересованных сторон», — говорит руководитель проекта доктор Маркус Тейге, клеточный биолог из Венского университета, объясняя подход команды. «Я считаю, что это правильный путь для будущих исследований в плане более устойчивых к климату культур, и это тот путь, по которому следует следовать в последующих проектах».
Источник: Боннский университет
