Генетика кукурузы может показать, как сельхозкультуры адаптируются к изменению климата
Ученые из Калифорнийского университета в Дэвисе возглавляют крупный проект, финансируемый Национальным научным фондом (NSF) на $4.1 млн в течение пяти лет. Цель — изучение генетической адаптации кукурузы (маиса) к разным условиям среды, что поможет понять, как культуры адаптируются к изменению климата.
Кукуруза возникла около 10 000 лет назад в жарком низкогорном регионе на юго-западе Мексики. По эволюционным меркам, она относительно быстро независимо адаптировалась к высокогорным условиям как в Мексике, так и в Южной Америке.
"Мы работаем над тем, чтобы определить, что нужно растению для адаптации к новым условиям, таким как высокогорье, где прохладнее, короче вегетационный период и другой уровень ультрафиолетового излучения. Это поможет понять, что нужно растениям для адаптации к меняющемуся климату", — говорит руководитель исследования Джеффри Росс-Ибарра.
Исследование адаптации
Команда изучает генетическую основу адаптации кукурузы к высокогорью. Они сравнивают агрономические и генетические признаки сортов из высокогорных и низкогорных регионов в полевых экспериментах на участках разной высоты.
Ключевые вопросы:
- Какие эволюционные силы формируют изменчивость в популяции растений?
- Регулируется ли адаптация к холоду несколькими генами, тысячами генов или каждый раз разным набором генов?
"Мы узнаем о конкретных генах или локусах, важных для адаптации. Но также необходимо определить, как гены экспрессируются в разных средах и какова генетическая основа эволюции экспрессии генов", — отмечает соисследователь Дэн Ранси.
Ученые работают с традиционными дикими и одомашненными местными сортами (landraces), которые выращивают мелкие фермеры в Мексике, а также изучают популяционную генетику теосинте — дикого предка кукурузы.
Значение и применение
Результаты проекта могут помочь в создании холодоустойчивых линий кукурузы для высокогорных регионов и регионов с высокой широтой, таких как Кукурузный пояс США.
"Методы, которые мы используем, также должны быть широко применимы к другим растениям для изучения адаптации культур к разнообразным условиям", — говорит Ранси.
Кукуруза — идеальная модель для таких исследований, потому что она:
- Является важнейшей глобальной культурой.
- Адаптировалась к огромному разнообразию сред (выращивается от уровня моря до 13 000 футов, от южной Финляндии до экватора).
- Обладает обширной базой генетических знаний и ресурсов.
Понимание адаптации растений критически важно для улучшения культур в условиях меняющегося климата, будь то выращивание пшеницы при меньшем орошении или кукурузы в Северной Канаде.