Ученые в США разрабатывают пшеницу, устойчивую к изменению климата
Продукты из пшеницы составляют примерно 20% от того, что люди едят каждый день по всему миру. По мере изменения климата посевы пшеницы должны адаптироваться к новым погодным условиям, чтобы соответствовать спросу.
Калифорнийский университет в Дейвисе (UCD) возглавляет пятилетний исследовательский проект стоимостью 15 млн долл. США, направленный на ускорение селекции пшеницы с учетом новых климатических реалий, а также на подготовку нового поколения селекционеров.
«Все становится менее стабильным. Все меняется, поэтому вам нужно быть быстрыми. Вы должны уметь быстро адаптироваться», — сказал Хорхе Дубковский, заслуженный ученый-селекционер, возглавляющий исследования по гранту.
Грант Национального института продовольствия и сельского хозяйства Минсельхоза США (NIFA) позволит создать скоординированный консорциум из 41 селекционера и исследователей пшеницы из 22 научных учреждений в 20 штатах. В проекте также участвуют исследователи из Мексики и Великобритании.
Селекция должна ускориться
«Селекция сельхозкультур для будущего потребует новых признаков, селекционных платформ, созданных для быстрого переноса признаков на элитные сорта, координации селекционных усилий в государственной и частной сферах, а также обучения нынешних и будущих селекционеров и исследователей», — говорится в заявлении NIFA об этом гранте и других, связанных с селекцией.
Программа включает в себя полевые исследования, определение молекулярных маркеров и анализ данных из различных институтов для определения генов, которые помогут пшеничным культурам смягчить последствия изменения климата. Затем последует селекция растений для подтверждения полученных результатов.
Пшеница отличается от других сельхозкультур тем, что 60% сортов растений, приносящих в США около 4 млрд долларов в год, выведены государственными селекционными программами, а не частными корпорациями. Во многих штатах производители пшеницы облагают себя налогом, чтобы поддержать основные усилия по селекции в государственных учреждениях, таких как Калифорнийский университет в Дейвисе.
Расширение скоординированных исследований
Грант NIFA позволит провести более скоординированные и сложные исследования. «Этот грант позволяет нам вести селекционную работу на том уровне, на котором это делает хорошая, современная компания, — сказал Дубковский. — Этот грант необходим для поддержания современных и эффективных государственных программ селекции в США».
Консорциум объединит данные и исследования из разных институтов, что позволит проводить более широкий анализ, сокращая при этом дублирование. «Мы сможем воспользоваться данными, полученными от всех, — сказал он. — Благодаря этому нам не придется дублировать усилия».
Команда из Техаса будет анализировать изображения растений, сделанные с беспилотников в каждом институте, чтобы получить информацию о росте растений, потреблении воды, уровне азота и другие данные. «Используя технологии, мы можем видеть дальше наших человеческих возможностей, — сказал Дубковский. — Вы можете извлечь огромное количество информации из каждого сорта растений».
Данные этих изображений позволят исследователям документировать растения на протяжении всего жизненного цикла и определить, какие растения лучше себя чувствуют в определенных условиях. Генотипирование поможет исследователям получить информацию о геноме растения. Сочетание этих двух типов данных может ускорить селекционные циклы, помогая пшеничным культурам адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды.
«Если мы сможем быстро селекционировать, мы сможем адаптироваться к изменениям, — сказал Дубковский. — Мы пытаемся добиться устойчивых улучшений во времени».
Обучение следующего поколения
В рамках проекта также будет подготовлена когорта из 20 аспирантов-растениеводов, которые будут участвовать в активных селекционных программах, где они будут участвовать в полевых работах, собирать данные с беспилотников и образцы ДНК и учиться интегрировать эту информацию для ускорения селекции пшеницы. Студенты будут участвовать в онлайн- и очных семинарах, а также в образовательных мероприятиях и национальных научных конференциях.
Другие участвующие учебные заведения США: Университет штата Колорадо, Корнельский университет, Университет штата Канзас, Университет штата Мичиган, Университет штата Монтана, Университет штата Оклахома, Университет Пердью, Университет штата Южная Дакота, Техасский университет A&M, Университет Айдахо, Университет Иллинойса, Университет Миннесоты, Университет Небраски, Университет Висконсина, Университет штата Юта, Вирджинский технологический институт, Университет штата Вашингтон, а также отделения Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США в Северной Дакоте, Вашингтоне, Канзасе и Северной Каролине.