Новый подход к борьбе с эрозией почвы

Смыв верхнего плодородного слоя почвы и питательных веществ — серьёзные проблемы устойчивого сельского хозяйства. Многолетние культуры могут помочь решить их, сохраняя продуктивность пахотных земель без необходимости существенных изменений в питании и производстве. Хотя создание многолетней кукурузы давно является целью, основным препятствием было отсутствие знаний о генетике многолетнего роста. Над этой проблемой работают исследователи из SDSU доктора Ян Йен и Дональд Ожер.

Культурная кукуруза — однолетнее растение, но у неё есть два диких многолетних родственника. Диких родственников кукурузы называют теосинте. С помощью доктора Ожера группа доктора Йена изучает генетику одного из этих многолетних теосинте — Zea diploperennis. Предыдущие генетические исследования давали противоречивые результаты. Поэтому группа доктора Йена использовала редукционистский подход, сосредоточившись на одном признаке: отрастании нового растения от основания отмершего растения.

Сенесценция (старение) относится к отмиранию, которое происходит после цветения кукурузы и образования семян. Для изучения проблемы были созданы шесть гибридов путём взаимного скрещивания многолетнего теосинте с линиями кукурузы B73, Mo17 и Rhee Flint (старинный сорт). Все гибридные растения продемонстрировали несколько циклов цветения, старения и отрастания, что указывает на генетическую доминантность факторов отрастания.

Характер наследования этого признака у потомства от скрещиваний и самоопылений указывает на два доминантных комплементарных гена, на которые, в свою очередь, влияют другие генетические факторы или среда. Полногеномный скрининг с помощью технологии генотипирования секвенированием также выявил два основных фактора отрастания — regrowth 1 (reg1) и regrowth 2 (reg2) — на хромосомах 2 и 7 соответственно.

Эти результаты закладывают основу для дальнейшего изучения молекулярного механизма отрастания у многолетнего теосинте. Важно, что их данные указывают на отсутствие серьёзных препятствий для переноса этого признака в кукурузу или другие злаковые культуры для разработки многолетних сортов. Это может повысить устойчивость производства зерновых культур экологически безопасным способом.