Европейские урожаи пшеницы могут быть увеличены более чем на 5 тонн с гектара, согласно недавно опубликованному исследованию неиспользованного генетического потенциала культуры. Первое в своем роде исследование, проведенное Rothamsted Research, показывает, что в некоторых европейских странах урожай зерна может быть увеличен до 90% по сравнению с обычными урожаями широко распространенных сегодня сортов пшеницы.
Авторы говорят, что такие улучшения будут иметь большое значение для питания растущего населения мира и уменьшат преобразование природных земель в сельскохозяйственные угодья. Используя имеющиеся данные о вкладе различных генов в индивидуальные признаки растений, такие как размер, форма, метаболизм и рост, ученые провели моделирование для создания «идеальных» растений пшеницы, которые были адаптированы для каждого региона.
Авторы определяют «генетический потенциал урожая» культуры как наивысшую урожайность, достижимую идеализированным сортом — иными словами, растение с геномом, который позволяет ему захватывать воду, солнечный свет и питательные вещества наиболее эффективно.
Доктор Михаил Семенов, ведущий научный сотрудник Rothamsted Research, специализирующийся на математическом и компьютерном моделировании сельскохозяйственных и биологических систем, включая моделирование взаимодействия культур с климатом для определения целей улучшения культур в изменяющемся климате, отметил:
Повышение потенциала генетической продуктивности и сокращение разрыва генетической продуктивности имеют важное значение для достижения глобальной продовольственной безопасности. Европа является крупнейшим производителем пшеницы, поставляя более трети пшеницы в мире, но потенциал урожайности европейской пшеницы от генетических улучшений еще не раскрыт.
Доктор Семенов и его коллега, доктор Нимай Сенапати, рассмотрели шесть местных сортов пшеницы, адаптированных к местным условиям, на 13 участках по всему континенту, представляющих основные и контрастные регионы выращивания пшеницы в Европе — от Испании на юге до Дании на севере и Венгрии на востоке и Великобританию на западе.
Используя компьютерную модель под названием Sirius, ученые запустили миллионы симуляций, которые продемонстрировали, что многие из характеристик пшеницы, влияющих на количество производимого зерна, были значительно ниже их оптимумов. Моделирование основывалось на обширных данных о естественных генетических вариациях, лежащих в основе ключевых признаков растений. К ним относились устойчивость и реакция на засуху и тепловые нагрузки, размер и ориентация светозахватывающих верхних листьев, а также время ключевых событий жизненного цикла.
Опубликованные в журнале Global Food Security результаты показывают, что если бы их геномы были «точно настроены» на окружающую среду, то растения пшеницы потенциально могли бы производить до 15 тонн зерна на гектар, при этом идеализированные в среднем 5,2 тонны на гектар больше, чем текущий средний сорт.
