Засуха больше не страшна: учёные нашли ген, который спасёт урожай от климатических катастроф

Учёные сделали открытие, которое может изменить будущее сельского хозяйства. Международная группа исследователей обнаружила в семенах ячменя ген, регулирующий их "сон" и пробуждение, что позволит создавать урожай, устойчивый к климатическим стрессам. Об этом сообщает портал chinadaily.com.cn.

Генетический "таймер" роста

Исследователи выявили, что за способность семени вовремя "просыпаться" отвечает особый ген MKK3. Он выступает в роли биологического таймера, контролирующего фазу покоя — период, когда семя не прорастает даже при благоприятных условиях.

"Если семена прорастают слишком рано, это снижает качество зерна и приводит к потерям свыше миллиарда долларов ежегодно", — говорится в публикации.

Однако и чрезмерно долгая спячка мешает своевременной посадке нового урожая. Поэтому учёные стремились понять, какие именно факторы заставляют семена выходить из покоя в нужный момент. Исследование показало: чем больше копий гена MKK3 и выше его активность, тем короче период спячки.

Как эволюция настроила механизм роста

Команда проанализировала более 1000 образцов ячменя со всего мира и обнаружила, что природная селекция по-разному изменила этот ген в зависимости от климатических условий. В дождливых регионах Восточной Азии сформировалась "тихая" версия MKK3, которая не позволяет семенам прорастать во время затяжных осадков. Это помогало растениям дожидаться более сухого сезона.

"Естественный отбор способствовал появлению разных форм гена MKK3, идеально адаптированных к региональному климату", — отмечают исследователи.

В то же время в Северной Европе древние земледельцы и викинги сознательно отбирали сорта с коротким периодом спячки, чтобы добиться равномерного прорастания зерна. Это было особенно важно для производства пива, где стабильность и одновременность роста ячменя напрямую влияли на качество напитка.
Похожие процессы природной адаптации исследователи наблюдали и у других растений: например, индийские учёные доказали, что растения заботятся о потомстве, регулируя рост и распределение ресурсов в зависимости от условий среды.

Цинькай-Тибетский ячмень — природный рекордсмен

Особое внимание учёные уделили цинке, или голозерному ячменю, произрастающему на Цинхай-Тибетском плато. В суровых условиях высокогорья ген MKK3 работает на пределе — семена прорастают практически сразу, обеспечивая быстрый урожай.

Климат региона не оставляет растению выбора: уже в сентябре начинаются заморозки, поэтому фермеры вынуждены собирать урожай раньше, чем зерно полностью созревает. После этого его сушат на воздухе, обжаривают и перемалывают, чтобы оно могло храниться всю зиму.

Такой способ обработки сформировался веками и стал частью традиционного сельского уклада. Учёные уже находят подтверждение, что микроорганизмы региона тоже приспосабливаются к суровым условиям: на этом плато было обнаружено, что 88 % тибетских микробов оказались новыми для науки - пример уникальной эволюционной устойчивости в экстремальном климате.

Перспективы для мировой продовольственной безопасности

Открытие гена MKK3 имеет огромное значение для аграрной науки. Оно даёт возможность точно регулировать период покоя семян, подстраивая его под конкретные климатические зоны. В будущем это позволит выводить стрессоустойчивые сорта ячменя и других культур, которые смогут давать стабильный урожай даже при изменении погоды, засухах или ранних заморозках.

"Этот механизм может стать основой для создания культур, способных адаптироваться к изменяющемуся климату и обеспечивать продовольственную безопасность", — отмечают специалисты.

Исследование показало, что природа давно встроила в семена ячменя точный механизм выживания. Теперь, когда учёные раскрыли его секрет, человечество получает шанс использовать этот "генетический таймер" для защиты урожая и устойчивого развития сельского хозяйства в будущем.