Жемчужное просо против климатического хаоса

Экстремальные климатические явления, такие как сильные засухи и волны жары, снижают урожайность основных продовольственных культур, например пшеницы, угрожая продовольственной безопасности. Международная команда под руководством Вольфрама Векверта из Венского университета сравнила физиологические и молекулярные реакции пшеницы и жемчужного проса (Pennisetum glaucum) на засуху, чтобы понять, почему просо лучше адаптировано к грядущим климатическим изменениям. Исследование опубликовано в журнале Plant Science.

Питательная ценность и недооценённость культуры

"Жемчужное просо — важная зерновая культура, содержащая те же или даже лучшие питательные вещества, что и пшеница, с более высоким содержанием цинка и железа", — говорит Вольфрам Векверт. Однако, несмотря на замечательные характеристики, эта культура остаётся недостаточно используемой.

Устойчивость к стрессу

Ключевым параметром устойчивости к климатическим стрессам являются водные ресурсы, а также жара, особенно во время длительных засух. "Жемчужное просо — достойная альтернатива, которая может обеспечить питание без потребления большого количества воды и обладает гораздо более высокой устойчивостью к жаре и засухе по сравнению с пшеницей, рисом и кукурузой", — отмечает Векверт. Увеличение биоразнообразия в сельском хозяйстве повысит его устойчивость к резким климатическим изменениям.

"Умная" культура для климата

"Почти 40% наших ежедневных калорий зависят от трёх злаков (пшеницы, риса и кукурузы), которые требуют больше ресурсов, чем жемчужное просо", — объясняет соавтор исследования Палак Чатурведи. — "Пришло время искать "климатически умные" культуры, и жемчужное просо обладает всеми качествами и питательными свойствами, чтобы называться таковой".

Молекулярные основы устойчивости

В исследовании были выяснены процессы устойчивости жемчужного проса к засухе. Эта информация может быть использована для селекции более засухоустойчивых линий как проса, так и пшеницы. В работе представлен сравнительный анализ белков C₃ и C₄ фотосинтеза, белков биосинтеза воска, а также белков, связанных с "остающейся зелёностью" (stay green) и старением листьев, которые необходимы для выживания в суровых условиях.

Первый автор исследования, Ариндам Гхатак, подчёркивает важность молекулярного анализа в рамках "центральной догмы" (РНК, белки, метаболиты) и их корреляции с физиологическими признаками. Он отмечает, что селекция на основе генома, согласно последним GWAS-исследованиям, способна объяснить лишь 30–40% фенотипической изменчивости. "Многие процессы, особенно трансляция и активность белков, crucial для фенотипических ответов и выживания растений в условиях сильного стресса, невозможно предсказать на основе геномной информации".