Прогресс в науке о сорго: засухоустойчивая культура для будущего сельского хозяйства
Команда под руководством исследователя CSIC в CRAG Аны И. Каньо-Дельгадо в трех недавних исследованиях добилась значительного прогресса в понимании молекулярных механизмов и улучшении селекции сорго — пятой по распространенности зерновой культуры в мире, особенно важной для засушливых и полузасушливых регионов. Важность этой культуры заключается в ее роли в будущем питании людей и животных как устойчивой альтернативы для регионов с дефицитом воды.
В Европе посевы сорго растут, и его продвигают как культуру для севооборота. ЕС активно поддерживает сорго как устойчивую к изменению климата культуру: за последнее десятилетие его производство выросло на 57%. Франция лидирует с 103 000 гектаров, отведенных под зерновое сорго в прошлом году. Испания — крупный импортер сорго в Европе (158 000 тонн в 2020 г.), в основном для кормов, но с перспективами использования в пищу.
Научный вклад CRAG
Группа под руководством Аны И. Каньо-Дельгадо 20 лет изучает это зерно. За последние полгода опубликовано три важные научные статьи.
Исследование в Plant Biotechnology Journal: Мутации в рецепторе брассиностероидов сорго SbBRI1 повышают засухоустойчивость, изменяя метаболизм фенилпропаноидов. Это раскрывает молекулярный механизм усиления устойчивости к засухе.
Исследование в The Plant Journal: Разработан высокоэффективный метод трансформации сорго с использованием тройной векторной системы и морфогенных регуляторов с Agrobacterium tumefaciens. Протокол решает проблему работы с рекальцитрантными (устойчивыми к трансформации) сортами, повышая эффективность трансформации вдвое, и позволяет применять методы редактирования генов.
Хуан Б. Фонтанет-Мансанеке, ведущий автор обоих исследований: «Наша цель — обеспечить сообщество, работающее с сорго, передовыми молекулярными инструментами для ускорения селекции и ключевыми генами-мишенями для создания засухоустойчивых культур».
Исследование в New Phytologist: Охарактеризована роль SbBRI1 в развитии корня, особенно в области меристемы, связавшая этот белок с метаболизмом клеточной стенки. Развитие корней критически важно для реакции растения на стресс.
Андрес Рико-Медина, первый автор исследования: «Мы адаптировали протоколы окрашивания и визуализации, используемые на модельных растениях вроде Arabidopsis, для исследований на сорго. Это помогает преодолеть разрыв между лабораторными исследованиями засухи и агрономическим контекстом».
Социально-экономические и политические последствия
Сорго считается ключевой культурой для адаптации к изменению климата из-за устойчивости к высоким температурам и засухе, особенно по сравнению с кукурузой. Его значение в Европе, как ожидается, будет расти.
Расширение посевов сорго в Испании может создать новые экономические возможности для фермеров, снизить зависимость от импорта и повысить местное производство. В Каталонии в 2023 году произвели более 100 000 тонн сорго, более 90% — на корм.
Сорго — безглютеновая культура. Растущий спрос на него для потребления человеком (рост примерно на 6% в 2024 году) подчеркивает его потенциал для улучшения питания.
Ана И. Каньо-Дельгадо: «Это исследование представляет значительную возможность для CRAG в установлении проектов по передаче технологий, поощрении государственно-частного сотрудничества и демонстрации отличной работы наших исследователей».
Эти достижения прокладывают путь к более устойчивому и продуктивному выращиванию сорго и являются шагом вперед в решении глобальных проблем продовольственной безопасности. Открытия также актуальны для других основных культур (кукуруза, пшеница, рис), поскольку в них тоже есть пути передачи сигналов брассиностероидов, что создает возможность для «климатически оптимизированного» сельского хозяйства.