Ячмень перенял стратегию северного оленя в условиях полярного дня
Исследователи обнаружили, что ячмень, выращиваемый в скандинавских странах, адаптировался к экстремальной долготе дня на высоких широтах способом, аналогичным северному оленю. В некоторых скандинавских сортах найдена генетическая мутация, которая нарушает работу циркадных часов, используемых ячменем из южных регионов для определения времени вегетационного периода.
Мутация, отключающая биологические часы
- Дикие предки ячменя и современные озимые сорта используют циркадные часы, чтобы отслеживать длину дня и зацветать весной.
- У скандинавских сортов мутация в гене нарушает работу этих часов. Это позволяет растениям цвести независимо от продолжительности светового дня, значительно раньше своих южных собратьев, и укладываться в короткий вегетационный период.
Эволюционный путь к раннему цветению
- В Западной Европе для ярового ячменя была полезна мутация в гене Photoperiod-1, вызывающая позднее цветение. Это позволяло использовать длинные летние дни для набора урожая.
- При продвижении культуры на север этот вариант стал непригодным из-за слишком короткого сезона. Проблему решила вторая мутация, отключающая влияние циркадных часов и обеспечивающая раннее цветение.
Параллели в животном мире и практическое значение
- Эта адаптация может иметь дополнительные преимущества, например, отключать циркадный контроль фотосинтеза, позволяя эффективнее использовать до 20 часов солнечного света в сутки.
- Интересная параллель наблюдается у северных оленей, которые также эволюционно "отключили" свои циркадные часы, чтобы вести более гибкий образ жизни в условиях полярного дня и ночи.
- Полученные знания могут быть использованы для целенаправленной адаптации сельскохозяйственных культур к регионам с коротким вегетационным периодом или изменяющимся климатом.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, проводилось учёными из John Innes Centre и Института Макса Планка.