Селекция кассавы не улучшила фотосинтез и потенциал урожайности

Кассава — основной продукт питания для более миллиарда человек в 105 странах, но этой «сиротской культуре» уделялось мало внимания по сравнению с популярными культурами вроде кукурузы и сои. Хотя успехи в селекции помогли кассаве противостоять вредителям и болезням, её урожайность сегодня не выше, чем в 1963 году. Для сравнения, урожайность кукурузы более чем удвоилась.

Исследователи из Университета Иллинойса проанализировали четыре африканских сорта, чтобы выяснить, как селекция повлияла на фотосинтез — процесс, преобразующий световую энергию и углекислый газ в урожай. Они обнаружили, что не улучшенные местные сорта кассавы (которые не подвергались селекции на устойчивость к вредителям и болезням) на самом деле на 20% лучше фотосинтезируют, чем их улучшенные аналоги, как сообщается в журнале Food and Energy Security.

Это исследование является частью международного проекта Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE), поддерживаемого Фондом Билла и Мелинды Гейтс, Фондом исследований в области продовольствия и сельского хозяйства и Министерством международного развития Великобритании. Сорта кассавы предоставил проект Cassava Source-Sink (CASS).

«Селекционеры кассавы усердно работали над улучшением устойчивости этой культуры к вредителям и болезням, что было абсолютно критически важно. Следующий шаг — повысить потенциал урожайности кассавы за счёт улучшения её фотосинтетической производительности. Очевидно, есть возможности для улучшения генетического потенциала урожайности кассавы через фотосинтез, и мы должны помнить, что именно увеличение генетического потенциала урожайности лежало в основе успехов Зелёной революции», — сказал директор RIPE Стивен Лонг.

Данные этого исследования включаются в компьютерную модель кассавы, что позволяет команде виртуально настраивать и манипулировать фотосинтезом «in silico», чтобы определить, какие генетические изменения повысят фотосинтетическую эффективность и урожайность.

Однако многие необходимые изменения для улучшения фотосинтеза не могут быть достигнуты с помощью традиционной селекции и потребуют генетической модификации кассавы, что до сих пор было сложнее по сравнению с основными зерновыми и масличными культурами.

«Генетическая модификация кассавы — наше главное препятствие на пути вперёд. Мы знаем, что это возможно, потому что коллеги по проекту CASS, поддержанному Фондом Гейтса, добились успеха с модельным сортом кассавы, но этот сорт настолько восприимчив к болезням, что не может выжить в реальных условиях. Нам нужно распространить эту возможность на африканские сорта, которые могут процветать на полях мелких фермеров», — заявила ведущий автор исследования, постдок RIPE Аманда Де Соуза.