Пшеница: лучшие сорта для идеальных условий показывают высокую урожайность и в стрессовых условиях
Исследование с участием профессора Университета Барселоны Хосе Луиса Арауса показало, что сорта пшеницы, демонстрирующие максимальную урожайность в идеальных условиях (вода, питательные вещества, температура), также дают более высокий урожай в сложных агроэкологических ситуациях, таких как экстремальная жара или засуха.
На основе этого открытия исследователи предлагают наиболее экономичную и эффективную стратегию селекции, состоящую из двух этапов:
- Отбор сортов с наибольшим потенциалом урожайности.
- Отбор сортов, лучше всего адаптированных к конкретной среде выращивания.
Такой подход может снизить затраты, сократив количество площадок, необходимых для отбора перспективных линий. Обзорная статья опубликована в журнале Trends in Plant Science.
Решение научного спора
В условиях роста населения мира необходимо повышать как урожайный потенциал пшеницы, так и её устойчивость к засухе и высоким температурам. В научном сообществе идёт дискуссия: следует ли вести отбор на основе потенциала урожайности в оптимальных условиях или на основе способности адаптироваться к стрессу.
По словам Арауса, результаты исследования показывают, что отбор сортов в экстремальных условиях — не лучшая стратегия, так как она может ограничить их продуктивность. Напротив, высокоурожайный сорт, отобранный в лучших условиях, обычно превзойдёт сорта, не отобранные по потенциалу урожайности, в широком диапазоне условий, включая умеренную засуху.
Исключением могут быть лишь чрезвычайно стрессовые среды. Однако даже в условиях изменения климата стратегия отбора в оптимальных условиях остаётся предпочтительной, так как продуктивность сортов, выведенных в экстремальных условиях, может быть нерентабельной для фермеров.
Экономичная и эффективная стратегия селекции
Исследователи предлагают следующую стратегию:
- Первые 6–7 поколений: отбор ведётся в оптимальной агрономической среде с акцентом на максимально возможную урожайность.
- Следующие этапы: перспективные линии отправляются на окончательный отбор в конкретный регион выращивания для выявления наиболее локально адаптированных сортов.
Преимущества такого подхода:
- Экономичность: сокращение числа площадок для отбора снижает общую стоимость селекции.
- Эффективность: в оптимальных условиях генетический потенциал растения выражен лучше, а влияние мешающих факторов («шума») среды минимально, что упрощает идентификацию лучших особей.
Ключевые признаки для отбора
Исследование выявило агрономические и физиологические признаки, связанные с высокой продуктивностью:
- Способность поглощать больше воды, а не высокая эффективность её использования. Этого можно достичь, например, с помощью корневой системы, способной глубоко исследовать почву.
- Архитектура посева: верхние листья должны быть максимально вертикальными, чтобы равномерно распределять свет и позволять радиации достигать нижних ярусов растений.
- Прочие факторы: большее количество колосьев на единицу площади, увеличение числа зёрен и более высокая скорость фотосинтеза полога на единицу солнечной радиации.
По словам Арауса, не существует «панацеи или единственного признака», необходим комплекс признаков для повышения эффективности использования радиации и воды.
Исследование также показало, что трансгенные подходы к повышению урожайности пока не дали значительных результатов, а результаты по адаптации к специфическим стрессам, таким как засуха, довольно скромны.