Датские учёные обнаружили, что наиболее значимые генетические различия в корневой системе пшеницы проявляются в самых глубоких слоях почвы. Это открытие может изменить подходы к селекции засухоустойчивых сортов и культур, способных эффективно поглощать воду и питательные вещества.
Корневая система долгое время оставалась одной из самых сложных для изучения частей растения. В отличие от признаков, контролируемых одним или несколькими генами, архитектура корней зависит от множества генов, и вклад каждого из них невелик. Из-за этого селекционерам было трудно выводить сорта с более мощной корневой системой. Между тем способность пшеницы пускать корни глубоко в почву критически важна: это открывает доступ к запасам воды и азота, недоступным для растений с поверхностными корнями, особенно в засушливых регионах.
Выводы основаны на пятилетнем исследовании, которое проводили на уникальной экспериментальной площадке RadiMax в Дании, спроектированной специально для наблюдения за глубокими корневыми системами. Учёные проанализировали данные по 513 сортам озимой пшеницы, наблюдая за интенсивностью роста корней на глубине от 0,6 до 2,6 метра. Для 409 сортов провели генотипирование, что позволило связать видимые различия в корнях с генетическими особенностями.
Результаты показали, что генетическое разнообразие корневых систем резко возрастает на глубине более 1,1 метра. В верхних слоях почвы, где все растения активно формируют корни, сорта были похожи друг на друга. Однако именно на большой глубине проявились чёткие генетические различия. Исследователи установили, что наследуемость признаков, связанных с корнями, достигает пика на глубине около 1,5 метра. Хотя показатель остаётся умеренным, он представляет собой чёткий сигнал для селекционеров.
Это исследование даёт селекционерам практический инструмент: теперь они знают, на какой глубине нужно искать гены, отвечающие за развитие мощных корней. Существующие программы отбора, которые оценивают корневую систему целиком или только её поверхностную часть, рискуют отбраковывать ценный генетический материал. Новые методики, основанные на анализе глубоких слоёв почвы, позволят выявлять сорта с высоким потенциалом, который ранее оставался незамеченным.
Работа приобретает особое значение в условиях изменения климата. Аномальная жара и нерегулярные осадки всё чаще угрожают мировым посевам пшеницы. Сорта, способные эффективнее использовать почвенные ресурсы, рассматриваются как ключевой элемент адаптации сельского хозяйства. Даже небольшое повышение эффективности поглощения воды и азота может стабилизировать урожайность и снизить зависимость от удобрений.
Исследование стало результатом сотрудничества Орхусского и Копенгагенского университетов с датскими селекционными компаниями. Оно демонстрирует, что генетический потенциал для улучшения пшеницы уже существует в имеющихся сортах – нужно лишь искать его на той глубине, куда традиционные методы оценки не добирались.