Погодные колебания улучшают изучение адаптивности сельскохозяйственных культур

Исследование под руководством профессора Университета штата Айова показывает, что усилия по выведению более адаптивных культур выигрывают от проведения испытаний в местах с широким диапазоном погодных условий.

Исследование, недавно опубликованное в Journal of Experimental Botany, посвящено изучению фенотипической пластичности — различных способов реакции растений на разные условия среды. Лучшее понимание генетических и экологических основ пластичности может помочь создать гибриды, адаптированные к конкретным локациям и способные выдерживать сложные условия.

"Наше исследование имеет широкие последствия для изменения климата, устойчивого развития и точного земледелия", — отметил Цзяньмин Юй, руководитель исследования.

В некоторой степени исследование подтвердило, что Средний Запад США является идеальным регионом для испытаний новых сортов, отчасти благодаря его изменчивой погоде.

"Исторически известно, что некоторые испытательные площадки были более успешными. Но этому не было много фактических исследований, это было лишь предположение", — сказал Юй. — "Но если вы хотите получить максимальную изменчивость, это хорошее место для сбора данных. Местоположение имеет значение".

Данные исследования

• Рис: 174 растения, выращенные в 9 различных комбинациях мест и сезонов в Азии (2007–2009 гг.).
• Сорго: 237 растений, выращенные в 9 различных условиях (место и сезон) в Айове, Канзасе и Пуэрто-Рико (2011–2016 гг.).

Новый анализ, основанный на предыдущих работах 2018, 2020 и 2022 годов, сменил фокус: "На этот раз мы изменили акцент на то, могут ли наблюдаемые вами результаты зависеть от конкретных примеров условий среды, с которыми вы сталкиваетесь".

Сравнивая небольшие подмножества данных с общей выборкой (с использованием множества симуляций), исследователи обнаружили, что точную экстраполяцию можно получить с четырьмя и более средами. Однако диапазон средних значений условий среды — показатель изменчивости условий — оказался еще более важным индикатором.

"Хотя оба фактора критичны, наши результаты показали, что при планировании исследования приоритет следует отдавать соображениям, ведущим к увеличению диапазона средних значений среды", — заявила Тинтин Го, соавтор исследования.

Было установлено, что даже две испытательные площадки могут дать точные прогнозы, если их условия среды разнообразны и экстремальны. Дополнительные симуляции на основе исторических погодных данных подтвердили это.

"Это дает селекционерам практическое руководство для распределения ресурсов и оптимизации испытательных площадок", — сказал Юй.

Исследовательская группа продолжит изучение фенотипической пластичности, в основном путем дальнейшего анализа существующих данных полевых испытаний. Использование пластичности рассматривается как ключевое для повышения устойчивости сельского хозяйства к изменению климата.