Математические модели будут прогнозировать рост урожая.
Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) совместно с коллегами из Турции, Австралии и США разработали систему прогнозирования реакции растений на изменение климата. Объектом исследования был выбран нут. Это зернобобовая культура, основа для приготовления традиционных блюд на Ближнем Востоке.
Ученые собрали внушительную коллекцию дикого нута. И вычленили из него новые полезные гены, которые в элитных сортах утрачены из-за интенсивной селекции.
Поскольку нут очень важен для регионов Ближнего Востока, сейчас существует международный проект по изучению этого растения (Инновационная лаборатория нута, Chickpea Innovation Lab ). Научная группа Политехнического университета активно сотрудничает с Сергеем Нуждиным, одним из сооснователей проекта, – отмечает Мария Самсонова, заведующая лабораторией «Математическая биология и биоинформатика» СПбПУ.
Данные для исследования собирались в 21 регионе Турции с разными климатическими условиями. В ходе наблюдений ученые фиксировали различные параметры роста растения – периоды прорастания, а также водный и солнечный режимы. Им удалось выяснить, какие участки генома связаны со временем зацветания различных сортов нута. Затем научная группа измерила период от посева до цветения у растений из разных регионов. Эти данные обработали сотрудники Суперкомпьютерного центра «Политехнический». На их основе деятели науки разработали методику и программное обеспечение для построения математической модели.
Мы построили модель для описания данных. Далее наша научная группа планирует сделать прогноз для российских регионов. Мы сотрудничаем с Всероссийским институтом генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова, который является хранителем коллекции диких сортов нута. На Кубани есть опытная станция, на которой планируется проведение экспериментов с нутом. Мы будем использовать эти данные для построения прогноза, – добавил Константин Козлов, ведущий научный сотрудник лаборатории.
Модель показала, что зависимость длины периода (от посева до цветения) для диких сортов нута на 15-17% предопределена взаимодействием генотипа с климатическими условиями. И, теперь, владея информацией о погоде и генотипе, ученые могут дать точный прогноз, когда зацветет то или иное растение. Полученные результаты будут полезны и для отечественного сельского хозяйства, ведь подобные модели можно построить и для привычных нам растений, например, для репы или картофеля.