Международная группа учёных выявила в семенах ячменя генетический механизм, который может сыграть важную роль в защите мировых продовольственных ресурсов от последствий изменения климата. Исследование показало, что в семенах действует своеобразный биологический «таймер», определяющий момент выхода из состояния покоя и начала прорастания. Это открытие создаёт основу для выведения сортов зерновых культур, более устойчивых к климатическим стрессам.
В центре внимания исследователей оказалось явление семенной спячки — состояния, при котором семя не прорастает даже при благоприятных внешних условиях. Для сельского хозяйства этот механизм имеет принципиальное значение. Слишком раннее «пробуждение» семян приводит к их прорастанию прямо на колосе до сбора урожая, что резко снижает качество зерна и, по оценкам специалистов, ежегодно наносит ущерб свыше 1 млрд долларов. Чрезмерно длительный период покоя, напротив, мешает своевременному посеву следующего урожая.
Учёным удалось установить, что ключевым регулятором этого процесса является ген MKK3. Количество его копий и уровень активности напрямую влияют на продолжительность периода покоя: чем активнее работает ген, тем быстрее семя выходит из спячки и начинает прорастать. По сути, MKK3 функционирует как биологический «будильник», задающий ритм жизненного цикла семени.
Анализ более тысячи образцов ячменя, собранных в разных регионах мира, показал, что в различных климатических зонах сформировались собственные варианты гена MKK3. В дождливых районах Восточной Азии естественный отбор закрепил менее активные версии гена, позволяющие семенам дольше оставаться в состоянии покоя в сезон повышенной влажности. В северной Европе, где ячмень активно выращивали ещё древние земледельцы и викинги, напротив, отбирались сорта с короткой спячкой, обеспечивавшие быстрое и равномерное прорастание, что было особенно важно для пивоварения.
Отдельное внимание исследователи уделили голозёрному ячменю, известному как цинка, который выращивается на Цинхай-Тибетском плато. У этого растения ген MKK3 отличается максимальной активностью, поэтому семена прорастают почти сразу, а период покоя сводится к минимуму. Такая особенность связана с многовековой селекцией в условиях высокогорья, где осенние заморозки начинаются уже в сентябре–октябре. Местные фермеры собирают урожай до полного созревания, затем сушат, обжаривают и перемалывают зерно, что позволяет хранить его зимой и получать быстрые всходы даже при низких температурах.
Авторы исследования считают, что понимание работы гена MKK3 открывает новые возможности для сельского хозяйства. В перспективе древние генетические варианты этого механизма могут быть использованы при создании современных сортов зерновых культур, способных лучше адаптироваться к нестабильной погоде и усиливающемуся климатическому давлению.
Читайте также: