Длительное исследование показало, что органическое земледелие приводит к адаптациям в генетическом материале растений
Растения генетически адаптируются к особым условиям органического земледелия с течением времени. Это было продемонстрировано в 23-летнем долгосрочном исследовании, проведенном в Университете Бонна.
Исследователи высаживали ячмень на двух соседних полях, применяя на одном обычные методы земледелия, а на другом — органические. За более чем 20 лет органический ячмень обогатился специфическим генетическим материалом, отличающимся от культуры, выращенной в обычных условиях.
Результаты показывают, насколько важно выводить сорта специально для органического земледелия. Исследование опубликовано в журнале Agronomy for Sustainable Development.
Ход эксперимента
В конце 1990-х годов профессор Йенс Леон начал эксперимент:
- Высокоурожайный ячмень скрестили с дикой формой для увеличения генетического разнообразия.
- Полученные популяции высаживали на двух соседних полях с одинаковой почвой и климатом.
- Разница была только в методах земледелия:
- Часть зерна каждый год оставляли для посева следующей весной (органическое — на органическое поле, обычное — на обычное), отбирая зерно случайным образом, без выбора по характеристикам.
Анализ развития генома
Ученые ежегодно анализировали геномы растений. Частота появления определенных аллелей (разных форм одного гена) в популяции может меняться под влиянием условий среды.
Были выявлены две тенденции:
- Первые 12 лет: частота аллелей менялась одинаково на обоих полях. Это интерпретируется как адаптация разнообразных популяций к местным условиям (климат, почва, длина дня).
- Последующие годы: частоты аллелей на двух полях начали все больше расходиться.
Ключевые генетические различия
- Органический ячмень развил варианты генов, менее чувствительные к дефициту питательных веществ или воды (например, аллели, влияющие на структуру корней). Вероятная причина — сильные колебания в доступности питательных веществ при органическом земледелии.
- Обычный ячмень со временем становился генетически более однородным.
- Органический ячмень оставался более гетерогенным. Частоты его аллелей также сильнее колебались во времени.
Выводы и значение
- Колебания условий в органическом земледелии (например, вспышки болезней в отдельные годы) поддерживают большее генетическое разнообразие. Это позволяет растениям лучше адаптироваться к изменениям.
- Результаты подтверждают важность выведения сортов, оптимизированных специально для органического земледелия. Их адаптированный генетический состав обеспечит большую устойчивость и более высокие урожаи.
- Для селекции полезно скрещивание культурных растений со старыми или даже дикими сортами. Полученные данные указывают, что это может принести пользу даже обычным высокоурожайным сортам.