Повышение морозоустойчивости пшеницы

Мороз представляет серьёзную угрозу для сельского хозяйства, особенно в пшеничных регионах Австралии. Несмотря на общее потепление климата, поздние весенние заморозки стали происходить чаще. Эти заморозки, особенно во время цветения, могут резко снизить урожайность пшеницы, что обходится фермерам в сотни миллионов долларов в год.

Повреждение растений морозом

Мороз наносит ущерб растениям на клеточном уровне. При низких температурах липиды в клеточных мембранах сжимаются. При последующем потеплении эти мембраны часто прокалываются, что приводит к обезвоживанию и необратимому повреждению. Если это происходит на критических стадиях развития, таких как цветение, это влияет на способность растения к воспроизводству и формированию зерна.

Исследовательские подходы

Моделирование показывает, что снижение чувствительности культуры к морозу всего на 1°C увеличит ежегодный доход фермеров примерно на 360 миллионов долларов. Исследования ведутся в нескольких направлениях:

Метаболиты и мембраны

Команда доктора Фернанды Дреккер изучает, как повысить способность клеточных мембран сохранять гибкость при низких температурах. Гибкость мембран определяется метаболитным и липидным профилем растения. Исследователи стремятся понять связь между накоплением метаболитов и липидов и уязвимостью пшеницы к морозу, а также разработать неразрушающий метод анализа метаболического состава тканей.

Гены морозоустойчивости

Команда доктора Криса Хэллиуэлла использует геномные инструменты. В контролируемых условиях растения подвергаются точному воздействию замораживающего стресса, чтобы выявить гены или генетические области, связанные со сниженной чувствительностью к морозу, особенно на ранней, уязвимой стадии репродуктивного развития. Цель — идентифицировать маркеры генов, контролирующих устойчивость к морозу, чтобы селекционеры могли отбирать линии с этими маркерами.

Защитная анатомия растений

Команда доктора Грега Ребетцке исследует, как мороз повреждает репродуктивные структуры, и ищет специфические морфологические и анатомические признаки (например, структура колоса), которые могут обеспечить большую физическую защиту или уменьшить образование и накопление кристаллов льда на колосьях.

Цель исследований

Вся эта работа направлена на повышение морозоустойчивости различных сортов австралийской пшеницы. Исследователи надеются предоставить селекционерам ценные инструменты (передовые методы отбора и родительские линии с пониженной восприимчивостью к морозу) для создания сортов, способных эффективнее противостоять заморозкам.