Гены африканского дикого риса помогают многолетнему рису сократить производственные затраты вдвое

По данным доклада ФАО «Положение дел в области продовольственной безопасности и питания в мире – 2022», в 2030 году, по оценкам, 670 миллионов человек будут страдать от недоедания. Ключевыми факторами, способствующими отсутствию продовольственной безопасности и неполноценному питанию, названы конфликты, COVID-19, климатические катаклизмы и экономические потрясения.

В этом контексте главный научный сотрудник BGI Research Agriculture и руководитель BGI Bioverse доктор Лю Хуан отмечает, что крайне важно повышать урожайность ключевых культур, таких как рис. Доктор Лю выделяет три ключевых момента:

• По сравнению с культивируемым рисом, многолетний рис может снизить производственные затраты более чем на 50%.
• Многолетний рис содержит гены африканского дикого риса, что повышает его устойчивость к стрессам.
• Посадки многолетнего риса распространены в 18 странах, включая Уганду и Бангладеш.

Секреты многолетнего риса

Дикие виды риса, подобно имбирю, образуют ризомы — видоизменённые стебли, растущие горизонтально под землёй, для вегетативного размножения. Однако у культивируемого риса ризом нет, поэтому его нужно высаживать каждый сезон. Многолетний же рис, благодаря генам дикого риса и его ризомам, можно собирать в течение многих лет.

В поисках более экологичной и эффективной культуры

Традиционное рисоводство включает шесть процессов: покупка семян, выращивание рассады, вспашка, пересадка, уход за полем и сбор урожая. С многолетним рисом фермеры пропускают первые четыре этапа, концентрируясь на уходе и сборе урожая.

По сравнению с культивируемым рисом, многолетний рис может снизить затраты на производственные ресурсы более чем на 50%. Исходя из затрат на рабочую силу в провинции Юньнань (Китай), фермеры могут экономить 11,40–13,70 долл. США за акр. При двух урожаях в год потенциальная экономия составляет 22,80–27,30 долл. США за акр. В Китае под выращивание риса отведено 65,9 млн акров земли, поэтому теоретическая социально-экономическая ценность этой экономии оценивается в 1,5 млрд долл. США.

Выращивание многолетнего риса не только значительно снижает затраты, но и устраняет необходимость вспашки поля в течение многих лет, сокращая трудозатраты, внесение удобрений и пестицидов и улучшая естественные свойства почвы. Это может значительно смягчить нехватку рабочей силы для фермеров, а также принести сопутствующие экологические выгоды.

Многолетний рис также обладает преимуществами высокой урожайности и качества. В Юньнани урожайность достигает 164 кг с акра по сравнению со средним показателем по Китаю в 75 кг с акра. Доктор Лю считает, что можно вывести больше сортов, включая более устойчивые к болезням, а также высокоурожайные и качественные сорта, адаптированные к разному климату.

Доктор Лю отметил: «Китай производит четверть мирового зерна, имея менее 10% пахотных земель. Если учесть потенциальную экономию, повышение урожайности, а также экологические преимущества, многолетний рис может стать по-настоящему революционным для фермеров». Многолетний рис не только был выбран одним из инноваций в области сельскохозяйственных технологий ФАО в 2018 году, но и вошёл в число 29 сортов риса, рекомендованных к продвижению Министерством сельского хозяйства и сельских дел Китая на 2022 год.

Многолетний рис обладает относительно широкой региональной адаптивностью. Его высаживали на 117 участках в Китае, охватывая 13 основных рисоводческих провинций, а также в 17 странах мира, включая Уганду, Эфиопию, Лаос, Мьянму и Бангладеш, что демонстрирует его потенциал для развития в различных климатических условиях.

Африканский «отцовский» ген многолетнего риса

Обычно высокие урожаи риса требуют интенсивного возделывания, ухода за полем и благоприятных погодных условий. А если таких условий нет? Многолетний рис BGI хорошо подходит для решения этой задачи, поскольку содержит гены африканского дикого риса Oryza longistaminata, что повышает устойчивость к стрессам.

Академия сельскохозяйственных наук Уганды сотрудничала с BGI в проведении исследовательских испытаний. При менее интенсивном уходе за полем многолетний рис показал урожайность за один сезон почти 82 кг с акра.

Способность давать высокие урожаи при менее интенсивном уходе указывает на адаптивность многолетнего риса для масштабирования в Африке. Рис является вторым по важности источником калорий в Африке, а спрос на него растёт более чем на шесть процентов в год. Дальнейшее внедрение многолетнего риса потенциально имеет большое значение для продовольственного снабжения африканских стран.

Доктор Лю отмечает, что BGI готов делиться технологиями и воспитывать в Африке команду современных специалистов в области сельскохозяйственных технологий. Совместно с местными партнёрами BGI может разрабатывать сорта многолетнего риса, более подходящие для выращивания в Африке, чтобы дополнительно повысить доходы фермеров.

Как многокомпонентные технологии секвенирования помогают решать климатические проблемы?

Помимо работы с существующими основными продовольственными культурами, BGI является активным участником Африканского консорциума по забытым культурам (AOCC). Эти местные забытые культуры, которыми пренебрегало мировое научное сообщество, обладают особой способностью расти в местных условиях. Их устойчивость также помогает фермерам увеличивать урожай и доходы по мере роста глобальных температур.

AOCC в партнёрстве с World Agroforestry (CIFOR-ICRAF) стремится сделать общедоступными геномные данные некоторых из наиболее важных продовольственных и древесных культур Африки, чтобы улучшить их питательность, продуктивность и климатическую адаптивность.

Доктор Лю поделился: «Мы работаем в партнёрстве в рамках AOCC. Например, UC Davis берёт на себя обучение африканских селекционеров, давая им возможность применять свои знания к своим традиционным культурам и сообществам. BGI проводит секвенирование этих забытых культур для выявления генов, которые потенциально могут придать устойчивость к высоким температурам, засухе и засолению, обеспечивая при этом отличную питательность. На сегодняшний день мы отсеквенировали более десяти забытых культур, таких как африканский баклажан, хлебное дерево, джекфрут и моринга».