Селекция высокопродуктивной кукурузы снизила её способность к адаптации

Растения вынуждены адаптироваться к условиям среды, реагируя на стрессы (засуху, вредителей) изменением роста. Селекционерам также необходимо создавать сорта, адаптированные к новым регионам или изменяющимся условиям. Оба типа адаптации зависят от доступного генетического разнообразия.

Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон решили выяснить, повлияли ли последние 100 лет селекции кукурузы, адаптированной к конкретным локациям, на её способность приспосабливаться к новым или стрессовым условиям. Результаты опубликованы 7 ноября 2017 года в Nature Communications.

Ключевые выводы:

• Искусственный отбор, проводимый селекционерами, сузил генетический пул возможностей для североамериканских сортов кукурузы.
• Современные сорта стабильны и продуктивны в привычных условиях, но утратили гибкость в реакции на различные стрессы.
• Это также может снизить их ценность для программ по выведению сортов, адаптированных к новым условиям.

Методология:

Для проверки гипотезы был проведён масштабный полевой эксперимент в рамках проекта Genomes to Fields.

• Было высажено более 850 уникальных сортов кукурузы.
• География: 21 локация в США и Канаде.
• Общее число опытных участков: более 12 000.
• Измерялись урожайность, высота растений и погодные условия.

Результаты:

Геномные регионы, подвергшиеся интенсивному отбору (например, на высокую урожайность в конкретном месте), были связаны со сниженной способностью растений реагировать на изменчивые условия среды по сравнению с регионами, не затронутыми прямой селекцией.

Комментарий авторов:

«Данные указывают на то, что, отбирая генотипы для повышения продуктивности, мы размываем изменчивость, которая может стать важной в мире с более неустойчивым климатом», — говорит профессор Наталия де Леон, старший автор исследования.

Она отмечает неизбежный компромисс: «Когда вы пытаетесь адаптировать сорта ко многим разным средам, вы получаете растения, которые не идеальны нигде. Цена поддержания этой пластичности — снижение максимальной продуктивности». Поэтому в долгосрочной перспективе необходимо найти правильный баланс.