Менее трети современных сортов пшеницы хорошо адаптировались к потеплению последнего десятилетия

Международный центр улучшения кукурузы и пшеницы CIMMYT и его международные партнеры, включая ведущие институты из Китая, провели инновационные исследования по созданию устойчивых к изменению климата сортов пшеницы. Они анализировали генетическое разнообразие и приспособленность тысячи селекционных линий в условиях будущих климатических сценариев, согласно пресс-релизу CIMMYT, написанному Джоном Бакумом.

Учитывая проблемы изменения климата, которые уже оказывают влияние на урожайность культур, особенно в условиях более теплых дней и ночей, сейчас самое время оценить будущий уровень продовольственной безопасности в мире и внести необходимые изменения.

Ученые CIMMYT разработали модель, которая имитирует пять возможных сценариев изменения климата в течение следующих 70+ лет.

Для своего исследования ученые использовали 3652 записи линий разведения из шести мировых питомников, управляемых Международной сетью улучшения пшеницы, включая сотни партнеров и испытательных площадок по всему миру. Они протестировали эти данные на пяти различных сценариях изменения климата, начиная от устойчивого и заканчивая крайне неблагоприятным.

Совместно с коллегами из Хэнаньского сельскохозяйственного университета (Чжэнчжоу, Китай), ICARDA и Китайской академии сельскохозяйственных наук ученые CIMMYT опубликовали свои исследования в журнале Nature Climate Change.

Результаты показали, что менее трети сортов пшеницы успешно адаптировались к уже наблюдаемому потеплению за последние 10 лет. Ученые обнаружили явную связь между повышением температуры и снижением устойчивости сорта.

«Устойчивость - ключевой фактор для селекционных программ и сельскохозяйственного производства. Знание того, что определенный сорт хорошо справляется в определенной среде и дает ожидаемый урожай, позволяет фермерам лучше планировать будущее своих культур», - пояснил Мэтью Рейнольдс, выдающийся ученый CIMMYT и руководитель отдела физиологии пшеницы.

«Мы проанализировали данные с разных точек зрения, чтобы рассмотреть климатические эффекты и предложить коррективы для текущих программ селекции, включая изменение климата, выбор генов и/или взаимодействие генов и окружающей среды», - добавил Вэй Сюн, старший научный сотрудник CIMMYT и специалист по моделированию сельскохозяйственных систем.

Парадокс разведения элитных линий

Местные и региональные программы селекции, а также целенаправленная селекция CIMMYT приводят к сокращению генетического разнообразия путем смешивания генотипов, имеющих множество общих агрономических признаков.

«Это непреднамеренное следствие. Поскольку традиционная селекция направлена на скрещивание лучших и элитных материалов, концентрация на этих материалах фактически может снизить генетическое разнообразие», - сказал Рейнольдс.

Этот «парадокс» подчеркивает необходимость повышения генетической изменчивости и экологической диверсификации в программе селекции, которая будет разрабатывать более продуктивные и устойчивые к климатическим изменениям сорта пшеницы. Селекционные программы также должны ориентироваться на признаки, связанные с улучшенной адаптацией к повышенным температурам и тепловой толерантностью, для чего требуется полноценная междисциплинарная интеграция.

Оглядываясь назад в поисках ответов

За последние 10 000 лет климат был крайне стабильным, что означает, что современные культурные сорта пшеницы не были подвержены значительным колебаниям температуры, которые прогнозируются в течение следующих 100 лет. Однако дикие родственники пшеницы, такие как род Triticeae, имеют многомиллионный опыт приспособления к изменяющимся климатическим условиям.

CIMMYT имеет программу предварительного отбора, которая изучает дикие виды пшеницы и другие экзотические ресурсы в поисках признаков устойчивости к изменению климата. Когда эти признаки генетически выявлены, могут быть применены новые методы селекции, такие как генетическое редактирование, и улучшены модели селекции.

Однако реализация этих новых методов требует преодоления нескольких преград, таких как более широкий обмен генетическим материалом между странами и селекционными группами, использование более быстрых селекционных циклов как в случае их целесообразности и более глубокое понимание генов, которые повышают теплостойкость без ущерба для урожайности.

С учетом снижения устойчивости к изменению климата и медленного развития сортов, возникает острая необходимость в повышении генетической изменчивости для адаптации к климатическим изменениям, особенно в развивающихся странах, где темпы потепления уникальны, а циклы размножения обычно дольше, чем в развитых странах.

«С внезапно возникающей вариабельностью климата, селекционеры должны пересмотреть свои стратегии отбора, чтобы включить генетическое разнообразие, которое обеспечивает устойчивость к изменению климата без ущерба для производительности», - заключил Рейнольдс.

Источник: www.cimmyt.org.

Фотография: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.