Малые генетические различия превращают растения в лучшие команды

Разнообразные сообщества растений и животных обычно функционируют лучше, чем монокультуры. Однако механизмы, ответственные за это, до сих пор оставались для науки загадкой. Биологи из Цюрихского университета смогли идентифицировать генетическую причину этих эффектов. Их выводы могут помочь повысить урожайность сельскохозяйственных культур.

Многие эксперименты показали, что разнообразные сообщества организмов функционируют в этом отношении лучше, чем монокультуры. «В смешанных сообществах растения вступают в своего рода разделение труда, которое повышает эффективность и улучшает функционирование сообщества в целом», — объясняет Паскаль Никлаус из Департамента эволюционной биологии и исследований окружающей среды Цюрихского университета.

Тем не менее, современная сельскохозяйственная практика в основном полагается на генетически однородные сорта растений, поскольку их легче выращивать и обрабатывать. Преимущества разнообразных сообществ остаются неиспользованными, также потому, что лежащие в их основе механизмы еще не до конца понятны. «Несмотря на интенсивные исследования, мы в настоящее время не знаем, какие свойства делают растения хорошими игроками в таких смешанных командах», — говорит Сэмюэль Вюст, ведущий автор исследования.

Растения лучше растут в смешанных командах

Исследователи использовали систематические скрещивания разновидностей резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana) — небольшого крестоцветного растения с хорошо документированной генетикой. Растения выращивали в горшках в различных комбинациях. Через несколько недель ученые взвесили полученную биомассу, что позволило сравнить рост растений. Как и ожидалось, горшки со смесями разных скрещиваний в среднем были более продуктивными.

Малые генетические различия повышают урожай

С помощью статистического анализа исследователи связали прирост урожайности в смешанных сообществах с генетическим составом скрещиваний. Полученная генетическая карта позволила им идентифицировать участки генома, которые делали комбинацию растений хорошей смешанной командой. Они обнаружили, что даже самые малые генетические различия между растениями были достаточны для увеличения их совокупной урожайности.

«Мы были очень удивлены, что такие сложные и плохо изученные свойства, как пригодность для формирования хорошо функционирующей смеси, имели столь простую генетическую причину», — говорит Сэмюэль Вюст. Он считает, что их метод может помочь в выведении растений, которые являются хорошими командными игроками и, следовательно, дают больше урожая. «Наши открытия открывают совершенно новые пути в сельском хозяйстве», — добавляет Вюст.