Мискантус с улучшенной зимостойкостью может быть выгоден фермерам северных регионов
Для фермеров Miscanthus представляет собой крупные первоначальные инвестиции. Эту крупную многолетнюю траву необходимо высаживать вегетативными частями с большими затратами, но она обещает более десяти лет высоких урожаев биомассы, начиная со второго или третьего года. Однако если холодная зима случится в первый год, все ставки срываются.
Холодочувствительность культуры ограничивала её распространение в северных широтах, но новое исследование Университета Иллинойса показывает путь для потенциальных производителей Miscanthus в холодных регионах.
Фермеры играют в игру на удачу: будет ли суровая зима или нет? Если из-за зимней гибели растения плохо приживутся, они потеряют свои инвестиции. Целью исследования было найти генотипы Miscanthus, способные выдерживать холод.
Большая часть Miscanthus, выращиваемого на биомассу, представлена одним холодочувствительным генотипом, известным коммерчески как 'Illinois'. В течение лет селекционеры создавали гибриды и изучали естественный ареал Miscanthus, пытаясь найти и разработать новые сорта с лучшими агрономическими признаками.
Устойчивые гибриды для холодных зим
В одном из новых исследований 13 таких сортов были высажены в Урбане (Иллинойс) в мае перед необычно холодной зимой 2013-2014 годов. Большинство из них также были высажены южнее — в Диксон-Спрингс (Иллинойс) и Джонсборо (Арканзас).
Весной 2014 года в Урбане было очевидно, что растения первого года сорта 'Illinois' были уничтожены, в то время как в более южных локациях повреждений почти не было. Большинство сортов первого года в Урбане пострадали сильно, однако один гибрид выделился.
- Гибрид 'Nagara' показал себя отлично, как будто зимы и не было. В Диксон-Спрингс его урожайность была высокой и не отличалась статистически от 'Illinois'. Для северных регионов такой гибрид — гораздо более безопасный выбор для фермера.
- Экспериментальный гибрид '10UI-032.004' и один из его родителей, M. sacchariflorus 'Bluemel', также показали сопоставимую с 'Nagara' выживаемость в первую зиму в Урбане. Это примечательно, учитывая, что второй родитель (M. sinensis ssp. condensatus 'Cabaret') оказался наименее зимостойким в исследовании.
Исследователи также отметили, что зрелые растения в других испытаниях в Урбане получили гораздо меньше зимних повреждений и полностью восстановились к поздней весне. Это показало, что растения Miscanthus первого года жизни гораздо более уязвимы к повреждениям от холодных зим, чем укоренившиеся зрелые растения.
Генетика зимостойкости
Во втором исследовании оценивалось влияние той же зимы 2013-2014 годов на трёхлетние растения Miscanthus. Это были гибриды между декоративным сортом Miscanthus sinensis ssp. condensatus 'Cosmopolitan' (из мягких прибрежных регионов южной Японии) и тремя другими сортами из разных регионов Азии.
Многие из этих уже зрелых растений к весне 2014 года были сильно повреждены или погибли. Исключением стали гибриды 'Cosmopolitan' с российским сортом Miscanthus sacchariflorus 'Robustus'. Они, как и 'Nagara', пережили зиму без проблем и были высокоактивны в последующий вегетационный период.
Исследователи создали генетические карты растений и смогли идентифицировать ряд кандидатных генов, коррелирующих с зимостойкостью. Сейчас ведется работа с этими генами для создания гибридов, сочетающих лучшие качества.
Главный вывод: если скрестить очень незимостойкий и очень зимостойкий материал, их потомство может выжить в холодных условиях. Это означает возможность объединить высокий потенциал урожайности субтропических или тропических материалов с холодостойкостью менее урожайных северных материалов.
Обе статьи опубликованы в журнале Global Change Biology Bioenergy:
- "Winter hardiness of Miscanthus (I): Overwintering ability and yield..." [DOI: 10.1111/gcbb.12588]
- "Winter hardiness of Miscanthus (II): Genetic mapping for overwintering ability..." [DOI: 10.1111/gcbb.12587]
Исследование поддержано Energy Biosciences Institute, Национальным институтом продовольствия и сельского хозяйства USDA и Министерством энергетики США.