Дикие родственники основных овощных культур, необходимые для устойчивости к изменению климата, находятся под угрозой
Дикие растения эволюционировали, чтобы выживать в суровых условиях, включая экстремальный климат, бедные почвы, вредителей и болезни. Гены, делающие диких родственников культурных растений стойкими, могут помочь их одомашненным потомкам — нашим пищевым культурам — лучше подготовиться к суровому климатическому будущему. Однако новые исследования показывают, что этим критически важным растениям грозит опасность.
«Дикие родственники сельскохозяйственных культур — один из ключевых инструментов для селекции сортов, адаптированных к более жарким, холодным, засушливым, влажным, засоленным и другим сложным условиям, — говорит Колин Хоури, учёный из Международного центра тропического сельского хозяйства (CIAT). — Но на них влияют разрушение среды обитания, чрезмерный сбор, изменение климата, загрязнение, инвазивные виды и многое другое. Без срочных мер некоторые из них наверняка исчезнут из своих естественных местообитаний».
Последняя работа Хоури и коллег была сосредоточена на диких родственниках овощей, включая перец чили, салат и морковь. Их самая свежая публикация посвящена распространению, статусу сохранения и стрессоустойчивости диких тыквенных (семейство Cucurbitaceae), куда входят кабачки, тыквы и патиссоны. Результаты были опубликованы 10 декабря онлайн в журнале Plants People Planet.
Исследователи обнаружили, что даже при охране в дикой природе многим диким родственникам культурных растений требуется срочное сохранение в генбанках для обеспечения долгосрочного выживания. Они установили, что более 65% диких тыкв и более 95% диких перцев чили не представлены ни в одном генбанке.
Генбанки — это хранилища семян и другого растительного материала, которые обеспечивают постоянное воспроизводство новых растений и позволяют учёным изучать их часто сложные генетические признаки.
Исследования включают первые высокодетальные карты распространения диких родственников этих культур. Картирование их ареалов, особенно районов с высокой плотностью, эндемизмом и разнообразием, может помочь политикам и защитникам природы определить приоритетные зоны для охраны. Результаты помогут селекционерам эффективнее находить диких родственников с признаками, необходимыми для улучшения культур. Данные будут использованы для планирования спасательных миссий по сбору уязвимых видов до их исчезновения.
«Если они исчезнут, то навсегда, — говорит Хоури. — Вымирание необратимо, что является потерей не только с точки зрения их эволюции и существования на планете, но и потерей для будущего нашей пищи».
«Наш главный вывод заключается в том, что необходимо больше работы по сохранению, чтобы обеспечить надлежащее представление этих диких видов в генбанках, а также их адекватную защиту в естественной среде обитания, — сказал Хоури, который также является исследователем в Министерстве сельского хозяйства США и Университете Сент-Луиса. — Мы смогли создать карты, которые могут помочь указать сборщикам растений и управляющим земельными ресурсами, где находятся наиболее значительные пробелы в текущей охране, в том числе где можно найти и защитить множество видов в "горячих точках" биоразнообразия».
Глобальные усилия для глобальной проблемы
Работа также подчеркивает, в какой степени дикие родственники овощных культур не были приоритетом для сохранения по сравнению с другими культурами.
«Поскольку они не являются зерновыми товарами, овощам уделяется меньше внимания, особенно когда речь идет об их диких родственниках. Но по соображениям здоровья и устойчивости именно таким культурам исследователи должны уделять больше времени», — говорит Хоури.
Серия исследований — большой шаг к получению базовой информации о диких родственниках этих четырёх глобально важных овощных культур.
В работе участвовали ботаники, географы, селекционеры и защитники природы из международных и национальных организаций сельскохозяйственных исследований и ведущих университетов. Они использовали свой опыт в сочетании с огромным объёмом общедоступных исследовательских данных. Также были использованы глобальные климатические данные для оценки того, какие виды могут обладать наиболее полезной адаптацией к жаре, холоду, засухе и другим проблемам растениеводства.
Наконец, они оценили, насколько хорошо виды представлены в текущих международных и национальных генбанках, а также насколько хорошо они защищены на официально обозначенных охраняемых территориях.
Перец чили, тыквы, морковь и салат входят в число самых потребляемых овощей в мире, причём первые три культуры являются источниками необходимых питательных веществ, таких как витамины A и C. Исследования по таким культурам были незначительными по сравнению с исследованиями злаков и крахмалистых клубней, таких как пшеница, кукуруза, рис и картофель, несмотря на широко признанную необходимость увеличения потребления овощей во всём мире. Из-за недостатка исследований эти культуры часто гораздо менее продуктивны, чем зерновые и клубни. В то же время для их производства требуется больше ресурсов, включая воду и землю, и они, как правило, более чувствительны к изменению климата, вредителям и болезням.
«Восполнение пробелов в информации о диких родственниках овощных культур, таких как перец чили и сладкий перец, поможет этим культурам выполнять в будущем необходимую питательную роль», — говорит Дерек Бархенгер, селекционер из Всемирного центра овощеводства на Тайване, участвовавший в исследовании по перцу.
«Результаты с высоким разрешением раскрывают географию диких родственников этих важных культур. Это интересно не только для сохранения, но и для лучшего понимания происхождения и диверсификации этих видов за миллионы лет, и даже, возможно, для дальнейшего прояснения того, где культуры могли быть одомашнены», — говорит Хизер Роуз Кейтс, научный сотрудник Флоридского музея естественной истории.
«Наше исследование описывает некоторые основные проблемы селекции, с которыми сталкиваются культуры, с точки зрения климатических стрессов, например, жары и засухи для моркови, — говорит Наджла Мезгани, куратор овощных культур в Национальном генбанке Туниса, участвовавшая в исследовании дикой моркови. — Мы определили, какие популяции диких родственников могут иметь адаптации к этим стрессам, что делает их особенно полезными в селекции растений».