Ученые Калифорнийского университета хотят рассекретить микробиом культуры.
Исследователи из Калифорнийского университета работают над обнаружением генов, которые помогают сорго не бояться засухи, и намерены в дальнейшем применить открытие к другим важным зерновым культурам, таким как кукуруза, пшеница, рис и ячмень
«В будущем нам понадобятся урожаи, которые будут иметь более высокую устойчивость к засухе», — говорит Джефф Далберг, директор исследовательского центра по селекции растений из Калифорнийского Университета.- «Я предполагаю использовать сорго в качестве модели для обнаружения засухоустойчивых генов, а затем посмотреть, можем ли мы включить их в другие зерновые культуры».
Далберг специализируется на селекции и генетике растений, занимаясь культурой сорго около 40 лет. Его интерес к сорго возник, когда он работал в качестве добровольца Корпуса мира в Западной Африке в 1980-х годах. В Нигере он увидел урожай сорго, который получали буквально в экстремальных условиях. «Это были чрезвычайно засухоустойчивые растения, и я решил узнать больше», — говорит Далберг.
В настоящее время ученый проводит испытания сорго на открытом воздухе, с тем, чтобы получить данные для сопоставления разновидностей культуры, как они себя ведут во время засухи и что происходит в микробиоме почвы. Исследование является частью пятилетнего проекта, финансируемого Министерством энергетики США.
«Мы смогли действительно увидеть, как микробиом реагирует на нехватку влаги», — говорит Далберг. — «Мы считаем, что микробные сообщества не только реагируют на происходящее в почве, но и в некотором смысле взаимодействуют с сорго, помогая растениям преодолевать периоды засухи с помощью различных механизмов, которые мы пока еще не понимаем».
Сорго — пятая по важности зерновая культура, выращиваемая во всем мире. Сорго обеспечивает пищей около 500 миллионов человек в год. В США сорго выращивают, в основном, на корм животным и для производства биоэталона.
По словам Далберга, раньше никто не проводил подобных исследований в столь большом масштабе. «Калифорния — идеальное место для изучения засухоустойчивости сорго, поскольку большинство наших культур нуждаются в искусственном орошении. Я могу моментально создать необходимый мне эффект засухи, просто отключив воду. В отличие от Калифорнии, другие штаты – Техас или Аризона, где тоже проводятся исследования засухоустойчивых растений в открытом грунте, сталкиваются с такими проблемами, как грозы, испытаний. – Рассказывает Далберг. — Еще одно недавнее усовершенствование технологий — агродроны — позволяет проводить ускорить ход работ. Беспилотники, которые мы используем здесь, могут облететь 3 600 опытных участков, где тестируются 1800 образцов за 25 минут, и немедленно предоставить оценку биомассы. Пять лет назад у нас не было таких помощников. Единственная проблема в том, что такие агродроны дороги, как, впрочем, и все инструменты в геномике и протеомике».
Далберг тесно сотрудничает с другим экспертом в области изучения генов растений Девином Коулманом-Дерром .
«По сравнению с близкими родственниками, такими как кукуруза и другие виды проса, сорго требует гораздо меньше воды», — сказал Коулман-Дерр. «Нам пока неясно, что происходит на молекулярном уровне и на генетическом уровне, но неясно, как если бы мы могли это понять, то использовали бы преимущество в других культурах».
В частности, Коулман-Дерр предполагает, что именно более крупный, чем у других культур, микробиом растений сорго помогает культуре выжить при нехватке воды.
Если исследователи идентифицируют конкретные микробы, которые приносят пользу сорго во время засухи, они смогут культивировать их, и это потенциально может быть товарным продуктом для фермеров, ведущих сельхозпроизводство в условиях засухи. Пока ученые не выделили специфический засухоустойчивый ген, они хотят попробовать рассекретить микробиом сорго в ближайшей перспективе, и найти путь к защите продовольственных культур от засухи.