Китайские ученые определили генную вариацию, которая заметно повышает способность пшеницы выживать в условиях засухи. Результаты исследования, проведенного Пекинской академией сельскохозяйственных и лесоводческих наук, могут ускорить селекцию новых сортов, устойчивых к дефициту влаги, что особенно важно для глобальной продовольственной безопасности на фоне изменения климата.
Пшеница, от которой зависит около трети населения планеты, крайне чувствительна к нехватке воды. Исследователи сосредоточились на семействе генов митоген-активируемых протеинкиназ (MAPK), которые отвечают за передачу сигналов о стрессе внутри растительных клеток. Работа с геномом пшеницы осложняется его структурой: он гексаплоидный, то есть содержит три близких копии многих генов, что затрудняет выявление функциональной роли каждой из них.
Специалисты проанализировали 62 гена семейства MAPK и изучили их активность при различных стрессовых факторах, включая засуху, засоление почвы и холод. Особое внимание привлек ген TaMPK3-6B, который становился активнее в засушливых условиях, причем у устойчивых сортов – в большей степени, чем у чувствительных.
Затем ученые изучили ДНК этого гена в 344 образцах пшеницы со всего мира. Они выявили три основных варианта (гаплотипа). Оказалось, что один из них, названный TaMPK3-6B-Hap III, статистически достоверно связан с повышенной выживаемостью растений при недостатке влаги. Эта закономерность прослеживалась у множества разных сортов.
Наличие такого генетического маркера открывает путь к так называемой маркер-ассоциированной селекции. Агрономы смогут отбирать перспективные сеянцы с помощью простого ДНК-теста, не дожидаясь многолетних и дорогостоящих полевых испытаний. Это значительно ускорит и удешевит выведение новых засухоустойчивых сортов пшеницы.
Авторы исследования отмечают, что пока установлена сильная корреляция, но для окончательного подтверждения причинно-следственной связи необходимы дальнейшие эксперименты, в том числе с использованием методов генного редактирования. Тем не менее полученные данные уже представляют собой ценный инструмент для селекционеров и ресурс для дальнейшего изучения механизмов адаптации злаков к стрессовым условиям.