Сорный рис — непреднамеренное наследие Зелёной революции
Новое глобальное исследование показывает, что высокоурожайные сорта риса, распространённые со времён «Зелёной революции», имеют склонность к одичанию, превращая основную продовольственную культуру в сорное бедствие.
Сорный рис — это одичавшая форма риса, которая засоряет рисовые чеки по всему миру и агрессивно вытесняет культурные сорта. Исследование под руководством биологов из Вашингтонского университета в Сент-Луисе показывает, что популяции сорняков эволюционировали из культурного риса многократно, и удивительно высокая доля современных азиатских сорных линий может быть прослежена до нескольких сортов эпохи Зелёной революции, широко выращивавшихся в конце XX века.
Учёные полагают, что работает универсальный процесс на геномном и молекулярном уровне, позволяющий быстро адаптироваться к сорному образу жизни. Исследование опубликовано 26 марта в журнале Genome Biology.
Происхождение из элитных сортов
«Одной из отличительных черт Зелёной революции было использование скрещивания для создания высокоурожайных сортов, — сказал профессор биологии Кеннет М. Олсен. — Для риса и многих других культур это включало гибридизацию традиционных сортов для объединения их лучших признаков. Этот тип селекции сильно отличался от традиционного рисоводства».
Зелёная революция привела к удвоению производства зерновых в развивающихся странах с 1961 по 1985 год благодаря новым сортам, ирригации и удобрениям. Но были и менее предсказуемые последствия.
«Как только вы начинаете гибридизировать разные сорта, вы можете получить множество новых признаков, включая неожиданные и нежелательные, — пояснил Олсен. — Мы выяснили, что одним из таких непредвиденных побочных эффектов стала склонность элитных сортов к одичанию и превращению в сельскохозяйственные сорняки».
Олсен и его коллеги использовали полногеномное секвенирование для изучения происхождения и адаптации 524 образцов сорного риса со всего мира, представляющих все основные регионы возделывания риса.
Геномный анализ, подобно генеалогическому древу, показывает родство между линиями сорного риса и демонстрирует, в какой степени одни и те же гены вовлечены каждый раз, когда возникает новая сорная линия. Это первое подобное исследование, включившее образцы со всего мира.
«Огромное преимущество возможности секвенировать целые геномы сегодня — это высокое разрешение в определении родственных связей, — отметил Олсен. — Мы смогли установить, что многие сорные линии, ныне широко распространённые в Азии, очень близки к сортам, впервые выведенным во время Зелёной революции».
Масштаб явления
«Хотя генетический механизм не особенно удивителен, меня действительно поразило, какая высокая доля сорного риса в Азии возникла таким образом, — сказал Олсен. — Мы оценили, что более трети сорных линий, засоряющих некоторые регионы Китая, вероятно, эволюционировали из элитных сортов».
Из предыдущих исследований в других регионах было известно, что некоторые линии сорного риса, вероятно, существовали с самых ранних дней земледелия. Теперь ясно, что сорный рис, вероятно, возникал неоднократно на протяжении 10 000-летней истории рисоводства — вплоть до сегодняшнего дня.
Национальный научный фонд США недавно выделил 2,6 миллиона долларов Олсену и его коллегам на изучение причин высокой конкурентоспособности сорного риса.