Международная группа учёных обнаружила генетический механизм в семенах ячменя, который может помочь защитить мировые продовольственные ресурсы от последствий изменения климата. Исследование показало, что в семенах работает своеобразный биологический «таймер», определяющий момент, когда они «просыпаются» и начинают прорастать. Это открытие создаёт предпосылки для выведения более стрессоустойчивых сортов зерновых.
Учёные сосредоточились на явлении семенной спячки — состоянии, при котором семя не прорастает даже при благоприятных условиях. Для сельского хозяйства это критически важно. Если семена «просыпаются» слишком рано, они могут прорасти ещё на колосе до уборки, снижая качество зерна и вызывая убытки, которые оцениваются более чем в 1 млрд долларов в год. Слишком долгая спячка, напротив, осложняет своевременный посев следующего урожая.
Исследователи выделили ген MKK3 как ключевой регулятор периода покоя. Количество его копий и уровень активности определяют продолжительность «сна» семени: чем больше копий, тем короче спячка и быстрее прорастание. По сути, этот ген работает как биологический «будильник» для семян.
Анализ более 1000 образцов ячменя со всего мира показал, что естественный отбор в разных климатических зонах сформировал различные варианты MKK3. В дождливых регионах Восточной Азии закрепились «тихие» версии гена, позволяющие семенам дольше оставаться в спячке в сезон дождей. В северной Европе древние земледельцы и викинги отбирали ячмень с коротким периодом покоя, чтобы обеспечить быстрое и равномерное прорастание, важное для производства качественного пива.
Отдельно изучался голозёрный ячмень (цинка), выращиваемый на Цинхай‑Тибетском плато. У него MKK3 работает с максимальной активностью, поэтому семена почти сразу прорастают, а период покоя минимален. Высокая всхожесть связана с многолетней селекцией под суровые условия высокогорья, где с сентября по октябрь нередки заморозки. Фермеры собирают урожай до полного созревания, затем сушат, обжаривают и перемалывают зерно, чтобы хранить его зимой и получать быстрые всходы даже при низких температурах.
Авторы считают, что понимание работы гена MKK3 открывает путь к созданию климатически устойчивых сортов. В перспективе древние генетические варианты планируется использовать в современных культурах, чтобы помочь растениям адаптироваться к изменчивой погоде и климатическому стрессу.
Читайте также: