Рис, устойчивый к изменениям климата: ключ — в сорняке
Учёные ищут признаки растений, которые помогут создать сельскохозяйственные культуры, устойчивые к изменениям климата: росту уровня CO2, доступности воды и температуры воздуха.
Исследователи из Службы сельскохозяйственных исследований США Льюис Зиска, Марта Томечек и Дэвид Гили изучили несколько сортов риса, чтобы определить, как изменения температуры и уровня CO2 влияют на урожай семян. Они также искали видимые признаки, которые могут сигнализировать о генетическом потенциале сорта к успешной адаптации к повышенному уровню CO2.
В исследование был включён сорный красный рис, который засоряет посевы культурного риса. Несмотря на его вред, предыдущие оценки показали, что сорный рис при повышенном уровне CO2 давал более высокий урожай семян, чем культурный рис в тех же условиях.
Учёные использовали климатические камеры для изучения генетически разнообразных сортов риса при текущем и прогнозируемом уровнях атмосферного CO2 и в диапазоне дневных/ночных температур воздуха. Они наблюдали, что в среднем все сорта риса давали больше надземной биомассы при повышенном уровне CO2, хотя эта реакция ослабевала с ростом температуры воздуха.
Что касается урожая семян, только сорный рис и сорт Рондо отреагировали на повышенный уровень CO2 при оптимальных дневных/ночных температурах 84 °F и 70 °F. Исследователей также заинтриговало дополнительное наблюдение: только сорный рис показал значительное увеличение надземной биомассы и урожая семян при повышенном уровне CO2 и более высоких температурах, ожидаемых в рисоводческих регионах к середине века.
Анализ данных по сорному рису показал, что увеличение урожая семян при повышенном CO2 было результатом увеличения производства метёлок (семенных головок) и побегов (кущения). Побеги — это стебли, которые выпускает растущее растение риса, и по мере созревания растения семенные головки, где производится зерно, развиваются на их концах.
Поскольку продуктивность кущения риса частично определяется генетикой растения, селекционеры в будущем могли бы использовать этот признак сорного риса для создания коммерческих сортов, способных преобразовывать растущий уровень CO2 в более высокий урожай семян. Эти находки также предполагают, что сорные, одичавшие родственники культурных злаков могут обладать и другими полезными признаками для адаптации к экологическим вызовам, связанным с изменением климата.
"Мы знаем, что атмосферный CO2 и температура воздуха будут повышаться вместе. В идеале мы можем разработать растения, которые хорошо реагируют на повышенный уровень CO2, и включить в них признаки, способствующие выживанию растения, несмотря на изменения температуры", — говорит Льюис Зиска.