Крошечная мутация в генетическом материале ячменя гарантирует, что эти растения смогут развиваться быстрее обычных сортов и, следовательно, зацветут раньше. При этом урожайность ячменя остается прежней, сообщает команда исследователей из Галле-Виттенбергского университета имени Мартина Лютера (MLU) в статье, опубликованной в Journal of Experimental Botany.
Растения адаптировали свое развитие к окружающей среде в течение нескольких миллионов лет. Однако глобальное потепление происходит гораздо быстрее, так что времени для перестройки остается слишком мало.
«Генетическое разнообразие современных сортов ячменя ограничено, а это означает, что они могут лишь умеренно адаптироваться к меняющимся условиям окружающей среды в ходе изменения климата. И нам нужно искать способы ускоренной адаптации», - объясняет руководитель исследования доктор Андреас Маурер из Института сельскохозяйственных и пищевых наук в MLU.
Ученые нашли то, что искали, в гене EARLY FLOWERING3 (ELF3), который, как уже было известно, играет важную роль в развитии растений. ELF3 является одним из основных компонентов в так называемых циркадных часах растений. Это целая сеть генов и белков, которые контролируют различные процессы в растениях, чтобы они могли, например, реагировать на ритм дня и ночи и времена года.
В рамках обширных лабораторных, тепличных и полевых испытаний команда тестировала различные естественные варианты гена ELF3 в почти генетически идентичных растениях путем скрещивания культурного сорта ячменя с различными дикими родственниками. Результатом стал вариант с особыми свойствами. Несмотря на то, что его генетический код нового гибрида ячменя отличался только в одном месте гена ELF3, растения развивались значительно быстрее: зацвели на 18 дней раньше в тепличных испытаниях и на четыре дня раньше в полевых экспериментах.
В зависимости от погоды даже эти четыре дня могут сильно повлиять на урожай, поскольку растение завершит важные этапы своего развития до того, как произойдут возможные вредные события, пояснили авторы работы. «Скрещивание с природными вариантами дикого ячменя часто сопровождается потерями урожая. Примечательно, что в нашем исследовании этого не произошло – наш гибрид дал сопоставимый урожай», - добавил доктор Андреас Маурер.
