Гены дикого арахиса: глобальное путешествие для устойчивости сельского хозяйства
Более десяти лет назад ученые-растениеводы из Университета Джорджии Дэвид и Сорая Бертиоли, работая в Бразилии, обратили внимание на растения арахиса в разных уголках мира, которые демонстрировали поразительную устойчивость к грибковым заболеваниям без применения фунгицидов. Они предположили, что эта устойчивость может иметь общее генетическое происхождение.
Их подозрение пало на скромный сорняк из Боливии (A. cardenasii), который, как они считали, несмотря на отсутствие документального подтверждения, мог быть первоисточником устойчивости. Они начали расследование, которое длилось десятилетие.
Глобальное путешествие генов
Гены устойчивости начали свое путешествие в 1960-х годах, когда ученые из Университета штата Северная Каролина скрестили культурный арахис с диким видом A. cardenasii. После многолетней работы линии стали тетраплоидными и пригодными для скрещивания с арахисом.
В 1978 и 1984 годах семена с этими генами были переданы из США в Международный институт исследований сельскохозяйственных культур в полузасушливых тропиках (ICRISAT) в Индии. Оттуда они начали стремительное распространение по миру:
- Пути распространения: через обмен семенами селекционерами, пыльцу на пчелах, случайное смешивание семян и ошибки в маркировке.
- География: гены были обнаружены в арахисе в 30 странах, включая США, Индию, страны Африки, Бразилию, Китай и Океанию.
Практическая польза
Внедрение этих генов принесло значительные выгоды:
- Для мелких фермеров в Африке: повышение урожайности, улучшенный вкус, а также обилие здоровой зеленой ботвы после сбора урожая для кормления скота.
- Для крупных хозяйств: создание более надежных сортов, требующих меньше обработок фунгицидами. Например, в Бразилии, где стандартный график предполагает девять обработок за сезон, был выведен сорт для органического рынка, не требующий фунгицидов вообще.
Научный детектив и вызовы
Изначально информация о происхождении линий терялась в сложных родословных после нескольких поколений скрещиваний. Бертиоли восстановили историю, используя:
- Расшифрованный геном арахиса.
- Современные методы анализа ДНК.
- Переписку с исследователями.
- Поиск в старых документах о родословных.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, завершается призывом двух десятков ведущих ученых. Они выступают за развитие международного сотрудничества и обмена семенами, которые критически важны для обеспечения устойчивости продовольственных систем к болезням и изменению климата.
Ключевая проблема: новые международные конвенции и законы, призванные защитить биоразнообразие, неожиданно затруднили для ученых сбор диких видов и обмен генетическим материалом. Это ограничивает возможности селекционеров по адаптации культур к новым угрозам.
Как отмечает Дэвид Бертиоли: «Когда происходит обмен генетическими ресурсами, вы получаете лучшие культуры, лучше накормленных людей, меньше вреда для окружающей среды... А двигателем всего этого является обмен генетическим материалом и установка на международное сотрудничество».