Международная группа ученых раскрыла неожиданные подробности одомашнивания пшеницы. Исследование, опубликованное в журнале Current Biology, показывает, что на заре земледелия культурные растения участвовали в настоящей «гонке вооружений» за свет и пространство. Эти выводы могут в корне изменить современные подходы к проектированию высокоурожайных сортов.
Рождение «фенотипа воина»
Переход от сбора дикорастущих злаков к их возделыванию на полях создал условия жесткой конкуренции. В течение одной-двух тысяч лет раннее земледелие невольно отбирало те экземпляры, которые могли «переиграть» своих соседей. В результате у древних местных сортов сформировался так называемый «воинственный фенотип».
Эксперименты показали, что первые одомашненные виды пшеницы были гораздо более агрессивными конкурентами, чем их дикие предки. Основными инструментами в борьбе за выживание стали специфические физические адаптации: более крупные, вертикально ориентированные листья и способность поддерживать рост побегов даже в условиях сильной скученности.
Математика выживания
Исследователи определили, что решающую роль сыграл угол наклона листьев. Вертикально стоящие листья позволяли культурным растениям на вегетативной стадии возвышаться над соседями, захватывая максимум солнечного света и буквально «затеняя» соперников.
«Эволюция благоприятствовала сильным конкурентам, — поясняет профессор Колин Осборн, один из руководителей исследования из Университета Шеффилда (Великобритания). — Однако современное сельское хозяйство требует от растений прямо противоположного: способности к сотрудничеству, а не к борьбе. В плотных посевах ради высоких урожаев нам нужны культуры, которые не тратят энергию на подавление соседа».
Современный поворот: от агрессии к кооперации
Исследование выявило резкий разворот эволюционного тренда в новейшую эпоху. Если древние сорта выводились для борьбы, то современные «элитные» сорта твердой пшеницы, созданные в ходе селекционных программ XX и XXI веков, стали менее конкурентоспособными.
В условиях индустриального фермерства, где сорняки уничтожаются гербицидами, а питательные вещества поступают с удобрениями, селекционеры намеренно выбирали растения с меньшим размером листьев и короткими стеблями. Это позволило перенаправить энергию растения от «войны за ресурсы» к производству зерна.
Открытие подчеркивает, как радикально изменилась архитектура и поведение одного из главных пищевых растений мира при переходе от древнего мотыжного земледелия к современному агробизнесу. Понимание того, какие именно черты помогали пшенице на разных этапах истории, поможет ученым создавать сорта будущего, которые будут еще эффективнее использовать ресурсы поля, не вступая в конфликт с «собратьями» по грядке.
Первые земледельцы использовали приливы и отливы: исследование
Что станет с продуктами к 2100 году, показали с помощью карты мира
Читайте «Мою Планету» в Telegram