Австралийские учёные установили, что урожайность пшеницы может вырасти на 45% или упасть вдвое в зависимости от сорта бобовых, которые росли на том же поле в предыдущем сезоне. Это открытие может изменить подходы к селекции растений: их будут отбирать не только по собственным показателям, но и по влиянию на последующие культуры.
Исследователи из Квинслендского университета провели эксперимент, в ходе которого на разных участках высадили более 300 генетически различных сортов маша (бобов мунг). После сбора урожая на всех этих участках посеяли один и тот же сорт пшеницы. Результаты показали, что колебания её урожайности достигали тонны с гектара – разница определялась исключительно генетическими особенностями предшествующей культуры.
В современном растениеводстве такая разница в урожае часто отделяет прибыльный сезон от убыточного и сопоставима с результатами, которых селекционеры добиваются десятилетиями. Учёные объясняют эффект «наследием», которое оставляет после себя каждое растение: оно меняет состав питательных веществ, влажность, структуру почвы и состав микробных сообществ. До сих пор селекционеры игнорировали этот фактор, фокусируясь только на урожайности и качестве конкретного сорта.
Исследовательская группа выяснила, что способность растения влиять на будущий урожай наследуется – её можно отследить до конкретных участков генома. Это превращает агрономическое наблюдение в генетическую задачу, которую можно решать современными методами. В то же время учёные обнаружили, что гены, отвечающие за высокую урожайность культуры, могут совпадать с генами, которые истощают почву. Вероятно, многолетняя селекция, нацеленная только на рост урожая, незаметно поощряла отбор «жадных» сортов, которые ухудшают показатели следующих за ними культур.
Компьютерное моделирование подтвердило, что можно вести селекцию одновременно для повышения урожайности и маша, и следующей за ним пшеницы. Такой подход позволяет оптимизировать продуктивность всей агросистемы, а не отдельного урожая. Это особенно актуально на фоне нестабильных цен на удобрения и растущих экологических требований к сельскому хозяйству.
Авторы работы подчёркивают, что, хотя эффект генетического «наследия» доказан, его биологические механизмы ещё предстоит изучить. Это может быть связано с фиксацией азота, архитектурой корневой системы, химическим составом растительных остатков или использованием почвенной влаги. Принцип применим и к другим распространённым севооборотам, например рапс–пшеница или нут–ячмень. По мнению учёных, современные технологии – от дронов до геномного анализа – позволяют уже сейчас начать отбор сортов с учётом их системного эффекта.