Гены устойчивости к нехватке бора помогут в селекции климатостойких культур

Бор – один из ключевых микроэлементов, необходимых для роста и плодородия многих растений. Однако экстремальные погодные явления, такие как засухи и наводнения, нарушают его доступность в почве, что в условиях изменения климата создает для растений дополнительный стресс. Способность культур справляться с такими колебаниями напрямую влияет на будущие урожаи.

Международная группа исследователей под руководством Технического университета Мюнхена (TUM) при участии Института генетики растений и растениеводства имени Лейбница (IPK) занялась изучением этого вопроса. Ученые проанализировали 185 наборов генных данных модельного растения Arabidopsis и поставили цель перенести полученные знания на важную сельскохозяйственную культуру – рапс.

В ходе анализа ученые искали растения, эффективно использующие бор. Семь из них – особенно те, что происходят из бедных бором почв Северной Европы – показали способность хорошо развиваться даже при его недостатке. По словам профессора Патрика Бинерта, возглавляющего кафедру физиологии сельскохозяйственных культур в TUM, каждое из этих растений, вероятно, выработало свою стратегию выживания. Одни особенно хорошо поглощают бор, другие – эффективнее используют даже его малые количества.

Анализ команды выявил общую адаптационную черту в архитектуре корневой системы. При нехватке бора устойчивые растения буквально отправляются на поиски «пищи» – они способны отращивать длинные боковые корни, тем самым увеличивая радиус поглощения питательных веществ из почвы.

Генетические механизмы, контролирующие эффективность использования бора, до сих пор были изучены слабо. В своей работе исследователи определили участки генома, ответственные за усвоение и распределение этого микроэлемента в корнях и побегах. Эти открытия могут помочь в выведении сортов, устойчивых к дефициту питательных веществ.

Опираясь на полученные результаты, ученые теперь исследуют рапс. Поскольку рапс, как и Arabidopsis, относится к семейству крестоцветных, исследователи оптимистично настроены на перенос своих выводов. «Сельскохозяйственные культуры обычно более чувствительны к абиотическим стрессорам, таким как колебания в снабжении микроэлементами, – объясняет Патрик Бинерт. – Мы хотим найти особенно эффективные экземпляры, определить их стратегии, а затем внедрить эти признаки в высокоурожайные линии. В результате могут появиться растения, которые будут одновременно и урожайными, и более устойчивыми к климатическим изменениям».