Новому сорту пшеницы засоление почвы нипочем

Засоление почв - весьма серьезная сельскохозяйственная проблема. Особенно остро она стоит в сухих и жарких регионах, где к первичному засолению, то есть естественному накоплению солей в почве, добавляется вторичное засоление, вызванное искусственным орошением. Для большинства культур избыток соли - это стресс-фактор, на который они реагируют снижением урожайности.

Между тем, человечество нуждается в прямо противоположной тенденции: ведь чтобы прокормить те девять миллиардов человек, которые, согласно прогнозам экспертов, будут населять нашу планету уже в 2050 году, потребуется вдвое больше зерна, чем производится сегодня, а значит, урожайность пшеницы, кукурузы и риса предстоит существенно повысить. Засоление почв препятствует решению этой задачи, говорит австралийский ученый Маттью Гиллиам (Matthew Gilliham), научный сотрудник университета Аделаиды, эксперт в области физиологии и генетики растений: "Проникая в листья, соль нарушает обмен веществ. А ведь именно в листьях происходит столь важный процесс как фотосинтез. Избыток соли этот процесс тормозит".

Чудо-ген из генома однозернянки

Поэтому специалисты разных стран мира упорно работают над выведением таких сортов культурных растений, чтобы они лучше переносили повышенное содержание солей в почве. Теперь австралийским ученым удалось добиться первого крупного успеха на этом пути: в геноме так называемой полбы-однозернянки, дикорастущего родственника современных сортов культурной пшеницы, они обнаружили ген, не позволяющий растению усваивать чересчур много соли из почвенной влаги. Маттью Гиллиам поясняет: "Этот самый ген кодирует белок, который синтезируется клетками ксилемы и окружающих ее тканей. Ксилема - это сосудисто-волокнистые пучки, те самые проводящие пути, по которым вода и минеральные соли доставляются от корней растения к его листьям. А обнаруженный нами белок блокирует транспортировку солей, они остаются в корнях и не попадают в побеги".

Используя классическое скрещивание, австралийским специалистам удалось перенести ген однозернянки в геном одного из современных сортов твердой пшеницы. Пробные посадки этого модифицированного сорта на умеренно засоленной почве продемонстрировали повышение урожайности на 25 процентов по сравнению с контрольными посадками на такой же почве идентичного сорта без внедренного гена. И это при том, что твердая пшеница вообще очень чувствительна к избытку соли в почве и реагирует на него крайне болезненно.

"Это первое исследование, в ходе которого был продемонстрирован рост урожайности в условиях незащищенного грунта, - говорит Маттью Гиллиам. - В лабораторных условиях некоторых успехов в выведении сортов, устойчивых к засолению почв, удавалось добиться и раньше. Но когда дело доходило до полевых испытаний в открытом грунте, ни о каком сколько-нибудь существенном повышении урожайности и речи не было. Так что нынешний результат - это весьма значительный прогресс".

И твердая пшеница, и мягкая, и прочие злаки...

Достигнутый успех касается не только твердой пшеницы. Маттью Гиллиам и его коллеги приступили и к выведению модифицированных сортов мягкой пшеницы, а на ее долю приходится 90 процентов всех посадок этой культуры. Кроме того, изучение структуры и свойств специфического белка в однозернянке поможет использовать тот же механизм в процессе селекции устойчивых к солевому стрессу сортов других пищевых и кормовых растений. "Теперь, когда мы идентифицировали этот специфический ген в однозернянке, мы можем приступить к поиску аналогичных генов в других видах растений, а затем попытаться повысить активность этих генов посредством традиционной селекции, - говорит Маттью Гиллиам. - Однако есть и иной путь: использовать методы современной генной инженерии и напрямую перенести этот самый ген однозернянки в геномы других культур".

Пока исследователи предпочли все же классическое скрещивание - тем более что речь идет о наиболее распространенных в мире сортах, а потребители относятся к генетически модифицированным продуктам питания, как известно, без особого восторга. И работа эта идет не только в Австралии, говорит Маттью Гиллиам: "Генетический материал для программ селекции свободно доступен по всему миру. Интерес к нашим исследованиям уже проявили в Бангладеш, Тунисе, Пакистане и Индии. Там сейчас ведется скрещивание нашей устойчивой к солевому стрессу твердой пшеницы с местными сортами. Мы полагаем, что лет через пять они появятся на рынке".

Впрочем, подчеркивает ученый, задача по выведению сельскохозяйственных культур, устойчивых к стрессу, еще далека от решения. Тем более что избыток соли - отнюдь не единственный фактор стресса. А потому успех австралийских исследователей - это лишь один небольшой шаг к достижению главной цели: обеспечить продовольствием растущее население планеты.

О каких еще научных и технических проектах вы хотели бы прочитать на нашем сайте? Наш адрес: [email protected].