Генетическая основа устойчивости растений в пустыне Атакама

Международная группа исследователей определила гены, связанные с выживанием растений в одной из самых суровых сред на Земле — пустыне Атакама в Чили. Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), могут помочь в выведении устойчивых сельскохозяйственных культур для всё более засушливого климата.

Естественная лаборатория в самой сухой пустыне

Исследователи из Чили создали уникальную «естественную лабораторию» в пустыне Атакама, собрав за 10 лет данные о климате, почве и растениях на 22 участках вдоль трансекты Талабре-Лехия. Условия включали:

  • Перепады температур более 50°C между днём и ночью.
  • Крайне высокий уровень солнечной радиации.
  • Бесплодные, малопитательные песчаные почвы.
  • Минимальное количество осадков.

Геномный поиск адаптаций

Учёные секвенировали гены, экспрессируемые у 32 доминирующих видов растений Атакамы, и проанализировали ассоциированные с ними почвенные микробы. Было обнаружено, что некоторые виды развили симбиоз с бактериями, стимулирующими рост у корней, для оптимизации поглощения азота.

С помощью филогеномики исследователи сравнили геномы этих 32 видов с геномами 32 генетически близких, но не адаптированных к пустыне «сестринских» видов. Анализ 1 686 950 белковых последовательностей выявил 265 генов-кандидатов, чьи белковые последовательности изменялись под действием эволюционных сил у нескольких видов Атакамы.

Эти адаптивные гены связаны с:

Генетическое золото для сельского хозяйства

Исследование в естественной среде позволило выявить адаптивные гены в экологическом контексте. Поскольку многие растения Атакамы родственны основным культурам (злакам, бобовым, картофелю), идентифицированные гены представляют собой «генетическое золото» для создания более устойчивых культур. Это критически важно в условиях роста опустынивания планеты.