Суперкартофель против климатических угроз
Картофель, впервые одомашненный в Андах около 8000 лет назад, плохо приспособлен к экстремальной жаре и переувлажнению, которые учащаются из-за изменения климата. Ученые занимаются селекцией «суперкартофеля», способного выдерживать такие условия.
Несмотря на статус четвертой по распространенности продовольственной культуры в мире (после риса, кукурузы и пшеницы), картофель уязвим к стрессам, с которыми не сталкивался в своей прохладной высокогорной родной среде.
«Некоторые сорта картофеля довольно устойчивы к засухе, но у всех есть большие проблемы с жарой и затоплением», — говорит д-р Маркус Тайге из Венского университета, руководитель проекта ADAPT.
Проект ADAPT объединяет четыре селекционные компании и десять научных институтов для изучения молекулярных механизмов устойчивости картофеля.
Генетические сложности и поиск решений
Селекция картофеля осложнена его сложной генетикой: европейские сорта содержат миллионы пар оснований ДНК в четырех копиях на двенадцати хромосомах.
Ученые ADAPT выращивают около 50 сортов в различных стрессовых условиях по всей Европе и в высокотехнологичных теплицах в Чехии. Ежедневные измерения фотосинтеза, роста и расхода воды помогают выявить генетические маркеры (своего рода «указатели» в ДНК), связанные с устойчивостью.
«Если маркер связан с определенным признаком, то, вырастив сеянец, вы извлекаете ДНК и ищете этот маркер», — объясняет д-р Тайге.
Это ускоряет традиционную селекцию, которая занимает около 12 лет для выведения нового сорта.
Устойчивость к болезням и новые методы
В Ирландии картофель приходится опрыскивать до 20 раз за сезон для защиты от фитофтороза — болезни, вызвавшей Великий голод 1840-х годов. Цели ЕС по сокращению использования пестицидов на 50% к 2030 году повышают спрос на устойчивые сорта.
Проект PotatoMASH разработал недорогой метод сканирования геномной изменчивости для диагностики генов устойчивости к болезням и вредителям. Новое программное обеспечение от ILVO (Бельгия) идентифицирует ключевые однонуклеотидные различия в ДНК между сортами.
«Вместо того чтобы заражать тысячи растений и следить за их реакцией, я могу взять кусочек листа размером с ноготь и протестировать его на наличие маркеров», — говорит д-р Дэн Милборн из Teagasc (Ирландия).
Будущее: разнообразие и продуктивность
Ключевой задачей является не создание одного «суперсорта», а выведение множества новых сортов, учитывающих потребительские предпочтения в разных странах.
«Мы переходим от прокорма 7 миллиардов человек к 11–13 миллиардам в ближайшие десятилетия, — отмечает д-р Милборн. — Нам придется удвоить производство, не увеличивая площадь сельхозугодий, и при этом противостоять изменению климата».
Решение — повышение устойчивости основных культур, таких как картофель, к экстремальным температурам, вредителям и болезням при снижении зависимости от пестицидов. Гонка за «суперкартофелем» началась.