Тропические фрукты уязвимы к изменению климата. Успеем ли мы сделать их устойчивыми?

Растения дают почти каждую калорию нашей пищи. Зерновые, такие как рис, пшеница и кукуруза, делают цивилизацию возможной. Тысячелетиями фермеры выводили сорта зерновых, фруктов и овощей, чтобы получать большие урожаи и растения, лучше приспособленные к разным климатам.

Но изменение климата принесет огромные потрясения для растений, на которые мы полагаемся: более жаркий мир, засухи в одних местах, больше осадков в других, усиление засух, больше пожаров, внезапные проливные дожди.

Нам понадобятся растения с еще большей устойчивостью. Но возможно ли это?

Мы считаем, что да. Наша команда работает над повышением устойчивости к климату пяти популярных фруктов: банана (самого часто покупаемого товара в супермаркетах), а также ананаса, маракуйи, черимойи и папайи. Мы уже сделали это с нутом, создав новые, более устойчивые сорта.

Что означает изменение климата для садоводства?

В Австралии, самом сухом обитаемом континенте, погодные условия уже изменились. Засухи стали более суровыми, усилились волны жары и пожары, участились интенсивные осадки и наводнения. В некоторых районах стало меньше зимних осадков, а температура океана растет.

Выращивание фруктов и овощей — один из важнейших сельскохозяйственных секторов Австралии с годовой стоимостью производства (без учета винограда) более 11 млрд австралийских долларов в 2021–2022 годах.

Но это может измениться. Изменение климата и возросшая нестабильность усложняют планирование для фруктовых фермеров.

Уже сейчас отрасль столкнулась с крупномасштабной потерей молодых фруктовых деревьев или сезонами, когда плоды развиваются плохо.

По мере потепления зим можно ожидать снижения урожайности яблок, груш, вишен и орехов. Это потому, что эти деревья обычно находятся в состоянии покоя в холодные периоды. Если погода недостаточно холодная, они не растут и не развиваются нормально.

Что можно сделать?

Фруктовым фермерам приходится играть в долгую игру. Саженцам яблони, посаженным сегодня, требуются годы, чтобы начать давать товарные плоды.

Эти долгие сроки окупаемости могут затруднять быструю реакцию на климатические вызовы.

Но мы пробуем новые методы. Современные инструменты, такие как полное секвенирование генома и аллельный майнинг, позволяют нам лучше находить, как жизненно важные признаки закодированы в геноме дерева. Это, в свою очередь, может помочь нам выявить признаки, ценные для будущего, такие как устойчивость к засухе и жаре. Обладая этими знаниями, мы можем манипулировать этими генами для получения более сильных эффектов или переносить их в другие растения с помощью современных методов селекции.

Мы уже использовали эти методы, чтобы найти у нута гены, кодирующие лучшую устойчивость к засухе. Растения с этими генами могут выживать при температурах до 38℃ и, вдобавок, давать лучший урожай. После того как мы выделили эти гены, селекционеры в Индии и африканских странах использовали эти знания для создания новых, более засухоустойчивых сортов.

Можно подумать, что засухоустойчивость — это лучшее удержание воды. Не обязательно. В этих новых улучшенных сортах мы видим более глубокие корни, более энергичный рост и лучший рост листьев. Эта энергия защищает их урожайность в условиях засухи.

Теперь мы используем эти методы для анализа геномов популярных тропических фруктов, таких как бананы и ананасы. Мы хотим сделать то же, что и с нутом: создать климатически устойчивые сорта.

То, что сработало для нута, может не сработать для папайи и других видов фруктов. Мы хотим найти любые характеристики, которые повысят выживаемость в экстремальных условиях.

Что сделает эти фруктовые деревья и растения устойчивыми к изменению климата? Высокая толерантность к стрессу жизненно важна. Если вы садовод, вы знаете, что некоторые растения могут выдержать многое, а другие капризны и легко погибают. Поиск генов, способствующих выносливости, поможет.

Но мы ищем и другие гены — те, которые кодируют улучшенную урожайность и лучшее качество плодов.

Мы также работаем над точным прогнозированием признаков климатической устойчивости с учетом прогнозируемых изменений климата в наших фруктовых регионах. Мы можем оценить полезность этих признаков для конкретных регионов, статистически проверяя корреляции между различными генами и измерениями признаков растений.

Как только мы получим большую возможность надежно прогнозировать урожайность, мы избежим долгого времени, необходимого для многократного выращивания и тестирования новых сортов в полевых условиях и ожидания экстремальных условий, необходимых для проверки их реакции.

Климат меняется быстро. Нам нужно адаптировать наши источники пищи так же быстро.