Эволюция колоса пшеницы со времен неолитической революции

Около 12 000 лет назад неолитическая революция в Плодородном полумесяце Ближнего Востока привела к переходу к земледелию. Начало возделывания злаков, таких как пшеница и ячмень, стало поворотным моментом в истории человеческой цивилизации. Сегодня пшеница — важнейшая культура для продовольственной безопасности, но изменение климата может повлиять на её производство.

Исследование, опубликованное в журнале Trends in Plant Science под руководством учёных из Университета Барселоны, центра Agrotecnio и Университета Льейды, ретроспективно анализирует эволюцию колоса пшеницы с начала её культивации в древней Месопотамии.

Изменения в процессе доместикации

В процессе одомашнивания фенотип пшеницы претерпел быстрые и медленные изменения:

• Ослабление рахиса (стержня колоса).
• Увеличение размера семян.
• Уменьшение или исчезновение остей (аріст).

Во всём мире встречаются как остистые, так и безостые сорта, причём последние чаще распространены в регионах с засушливым климатом.

Спорная роль остей

«Роль остей в продуктивности пшеницы остаётся спорной, несмотря на десятилетия исследований», — отмечает соавтор работы Густаво А. Слафер.

Археологические данные показывают, что на протяжении более десяти тысячелетий после доместикации колос пшеницы преимущественно имел ости. Только в последнее тысячелетие появились свидетельства отбора против этого органа, вероятно, не направленного со стороны фермеров.

Потенциальные преимущества и недостатки:

• В условиях водного стресса ости могут быть полезны или нейтральны. Они обладают лучшими физиологическими характеристиками, чем листья, и способствуют более диффузному распределению света, улучшая фотосинтез.
• В условиях достаточного увлажнения дополнительная фотосинтетическая способность остей может не компенсировать потенциальные негативные эффекты: повышенную восприимчивость к грибковым заболеваниям (из-за накопления влаги) и ограничение количества крупных зёрен в колосе.

Важность исследований для будущего

«Изучение прошлого даёт нам представление об эволюции возделывания пшеницы на протяжении тысячелетий. В условиях растущего населения и меняющегося климата необходимо исследовать роль остистых колосьев, чтобы удовлетворить мировой спрос на этот основной продукт питания», — заключает первый автор исследования Рут Санчес-Брагадо.