Перепрограммирование размножения растений для повышения урожайности семян

Использование особенностей репродукции растений может повысить урожайность двух основных культур — сорго и вигны — для фермерских сообществ в странах Африки к югу от Сахары.

В этом цель международного исследовательского проекта Hy-Gain с многомиллионным финансированием, который возглавляет профессор Анна Колтунов из Университета Квинсленда при поддержке Фонда Билла и Мелинды Гейтс.

Цель проекта — дать возможность мелким фермерам сохранять и высевать высокоурожайные гибридные семена сорго и вигны.

Гибриды (потомство инбредных, генетически различных родителей) могут быть исключительно выносливыми и давать значительно более высокие урожаи. Однако эти ценные признаки не сохраняются в семенах, которые производит само гибридное растение, так как они формируются половым путём, требующим мейоза и оплодотворения. Половое размножение естественным образом разделяет генетические признаки в семенах гибрида.

Ключ к решению — использование одной из самых необычных особенностей репродуктивной биологии растений: апомиксиса — естественного пути бесполого образования семян.

Если оснастить высококачественное гибридное семя генетическими «переключателями» для бесполого (без мейоза и оплодотворения) образования новых семян, то эти семена дадут растения, являющиеся точными клонами гибридного родителя. Это позволит фермеру сохранять и повторно высевать гибридные семена в течение нескольких поколений, получая выгоду от высокой урожайности и экономя на ежегодной покупке семян.

Проект Hy-Gain, в котором участвуют шесть исследовательских организаций и международная семеноводческая компания, основывается на предыдущем пятилетнем проекте под руководством профессора Колтунов. В ходе той работы было обнаружено, что для переключения с полового на бесполый путь образования семян требуется относительно небольшое число генетических изменений.

Текущие задачи:

• Разработка прототипов растений для проверки возможности закрепления ценных гибридных характеристик в течение поколений.
• Создание адаптированных для Африки сортов сорго и вигны с улучшенными признаками урожайности и устойчивости для конкретных регионов.
• Обеспечение доступности технологии для местных селекционеров, которые лучше знают потребности своих фермерских сообществ.

По словам профессора Колтунов, в случае успеха технология Hy-Gain может стать «правило-меняющей» для фермеров по всему миру, включая программы по селекции сорго в Австралии. Она позволит проводить более эффективную селекцию и производство семян в условиях, когда сельское хозяйство сталкивается с проблемой поддержания урожайности во всё более жарких и засушливых условиях.