Улучшенный урожай для мелких ферм благодаря естественному клонированию растений
В современном сельском хозяйстве гибридные растения имеют решающее значение для достаточного производства продуктов питания, кормов, топлива и волокон. Эти скрещивания двух разных сортов считаются особенно выносливыми и гораздо более продуктивными, чем их чистопородные родительские поколения. Благодаря гибридным растениям урожайность таких культур, как кукуруза, может увеличиться более чем вдвое. Однако положительные свойства теряются уже в следующем поколении, поэтому гибридные семена необходимо воспроизводить ежегодно. Эти скрещивания дороги и трудоемки, и фермеры зависят от новых семян каждый год.
Еще в 1930-х годах два российских ученых предложили упростить этот сложный процесс: если бы первое поколение гибридов, так называемые гибриды F1, могло размножаться бесполым путем, оно сохранило бы свою повышенную эффективность. Некоторые виды растений естественным образом размножаются, клонируя свои семена, что называется апомиксисом. Однако теория о том, что апомиксис может сохранять свойства гибридных растений, никогда не проверялась экспериментально — до сих пор. Профессор Уэли Гроссниклаус и его команда из Департамента биологии растений и микробов Цюрихского университета нашли доказательства.
Ключевой вклад в исследования апомиксиса
«На основе гибридных растений, размножающихся апомиктически, мы продемонстрировали, что потомство также проявляет желаемые биологические свойства, — объясняет первый автор доктор Кристиан Сайлер. — Нам удалось закрепить особую эффективность гибридов». Растения сохраняют тот же размер и урожайность как минимум еще на два поколения. Это резко контрастирует с отдельными растениями следующего поколения обычных гибридов F1, используемых в сельском хозяйстве, которые значительно различаются. Публикация Сайлера — это ключевой, долгожданный вклад в исследования апомиксиса и его потенциального применения, поскольку ранее было неясно, достаточно ли фиксации генотипа для сохранения преимущественных свойств гибридов на протяжении поколений.
Для своих экспериментов исследовательская группа создала 11 новых гибридов, используя естественный апомиктический ястребинку волосистую (Hieracium pilosella), и воспроизвела их в течение двух поколений путем естественного клонирования семян. Было измерено и протестировано 20 различных свойств, чтобы увидеть, меняются ли они от одного поколения растений к другому. Более того, оба поколения одного клона выращивались в теплице одновременно, чтобы подвергнуть их одинаковым условиям окружающей среды и исключить влияние различных факторов, таких как температура, вода и свет.
Более доступные и выносливые семена для мелких ферм
«Если этот особый метод размножения можно будет использовать в сельскохозяйственных культурах, это резко снизит стоимость производства гибридных семян F1, — объясняет профессор Уэли Гроссниклаус. — Выиграют не только производители семян, но и фермеры, ведущие натуральное хозяйство в развивающихся странах». В настоящее время эти мелкие фермеры обычно используют менее продуктивные местные культуры для собственного потребления. Апомиктическое размножение предоставило бы им более доступный доступ к более продуктивным и выносливым гибридным линиям. И они могли бы использовать семена текущего урожая для посева в следующем году без ущерба для урожайности. Однако, по словам Гроссниклауса, фактическое применение этого метода в сельскохозяйственных культурах еще требует детальной проверки.