Они растут в самых суровых условиях в мире. В отличие от своих избалованных домашних родственников, чтобы выжить, им пришлось самостоятельно адаптироваться к высоким температурам, засолению, засухе и болезням. Ученые теперь считают, что эти виды диких растений, относящиеся к одомашненным культурам, известным как Дикие родственники сельскохозяйственных культур (CWR), может быть просто ключом к противодействию разрушительным последствиям изменения климата для мировых запасов продовольствия.
Ожидается, что по мере повышения температуры на Земле урожай будет невысоким. Модели показывают возможные потери урожая на 6-10% на каждый 1 ° C повышения температуры. Разнообразие сельскохозяйственных культур важнее, чем когда-либо, и тем не менее только в США 90% сортов фруктов и овощей были потеряны в прошлом веке. Инвестирование сейчас в сохранение и разработку устойчивых свойств ДССК может помочь защитить мировые запасы продовольствия.
Именно этим и занимается десятилетняя глобальная инициатива: «Адаптация сельского хозяйства к изменению климата: сбор, защита и подготовка диких родственников».
Сейчас, на пятом году работы, после всемирного исследования пробелов, которое дало нам подробный исчерпывающий отчет о состоянии дел в мире в отношении ДССК, мы знаем, что у нас есть и что нам нужно собирать и сохранять в глобальном масштабе. система сохранения ex situ. Самое главное, что после защиты адаптивные черты ДССК необходимо выявить и использовать, чтобы помочь основным продуктам питания в мире адаптироваться к проблемам, создаваемым изменением климата.
В настоящее время начаты работы по предварительному селекционированию ДССК 26 ключевых культур, имеющих большое значение для продовольственной безопасности, две из которых находятся в Перу, где находится самый большой в мире диапазон ДССК картофеля. В высокогорье Анд в Уанкайо и в амазонских горах Сан-Рамон Международный центр картофеля (известный как CIP по аббревиатуре на испанском языке) прилагает все усилия, чтобы сохранить, очистить, предварительно развести сорта CWR картофеля и сладкого картофеля и сделать их доступными для использования.
Картофель и сладкий картофель являются важнейшими культурами для обеспечения продовольственной безопасности, особенно среди бедных слоев населения мира. Более миллиарда человек во всем мире едят картофель, что делает его третьей по значимости основной продовольственной культурой после риса и пшеницы; в то время как полные 95% из 105 миллионов метрических тонн сладкого картофеля, производимого ежегодно, выращиваются в развивающихся странах.
Этот долгосрочный взгляд на сохранение разнообразия сельскохозяйственных культур - это усилие в размере 50 миллионов долларов, финансируемое правительством Норвегии через Глобальный фонд разнообразия сельскохозяйственных культур, независимый орган, стремящийся обеспечить сохранение и доступность разнообразия сельскохозяйственных культур для обеспечения продовольственной безопасности во всем мире, с Банком семян тысячелетия. . В ближайшие годы в рамках проекта будут использоваться предварительно селекционные материалы, имеющие важные для изменения климата признаки, уже существующие в программах селекции картофеля CIP и Национального института сельскохозяйственных исследований Уругвая (INIA), в новые элитные линии, которые учитывают такие стрессоры. как: засухоустойчивость, жаростойкость и устойчивость к болезням, с учетом повышения урожайности и особенностей предпочтений пользователей.
Дикие сородичи нужно время, чтобы приручить
Проблемы, с которыми мы сталкиваемся сейчас и с которыми мы столкнемся в будущем, требуют от наших селекционеров выращивания культур, способных адаптироваться к непредвиденным и пока неизвестным условиям. CWR обладают чертами, которых не развил ни один одомашненный сорт. Однако работа с непроверенными и непредсказуемыми дикими сородичами требует времени. Луис Салазар. Менеджер по связям с общественностью Crop Trust:
«По сути, вы скрещиваете домашнюю кошку с тигром».
«Вы можете получить животное с клыками и большими когтями, но вам нужна сила и размер тигра, а не когти и клыки. Вы должны пройти (отнимающие много времени) эксперименты, чтобы получить то, что нужно заводчикам ».
Это не мгновенный процесс. Могут пройти десятилетия, прежде чем пре-порода будет готова для использования селекционерами, и даже больше, прежде чем материалы попадут в руки фермеров, которые в них нуждаются.
Одна из целей проекта - разработать и продвигать предварительный селекционный материал, который может быть легко использован заинтересованными сторонами. Соглашение, подписанное 136 странами, включая Перу, позволяет сторонам свободно обмениваться генетическим растительным материалом. В результате CIP смогла получить доступ к зародышевой плазме из Бразилии, на согласование которой в противном случае потребовались бы годы. Ученые CIP используют широкую базу доступных генетических популяций для создания новых адаптированных разновидностей.
Ученый Crop Trust и менеджер проекта CWR Ханнес Демпевольф недавно посетил участки предварительного разведения CIP. «Одна из самых захватывающих вещей в проекте сладкого картофеля (CIP) заключается в том, что дикие родственники никогда не использовались в предварительном разведении для каких-либо целей», - говорит Демпевольф. «Это первый раз, когда мы делаем что-либо с дикими сородичами ради сладкого картофеля. Это очень экспериментально, потому что это первый раз, когда результат намного рискованнее, но это также очень важно для сладкого картофеля в будущем ».
Размножение проростков, использованных в эксперименте по скрещиванию с разновидностью сладкого картофеля CWR. (С любезного разрешения: Bettina Heider, CIP) Быстрорастущее растение Sweepotato хорошо подходит для восстановления запасов продовольствия после чрезвычайных ситуаций, таких как наводнение или засуха, которые являются побочными эффектами изменения климата в мире. Они также содержат настоящую сокровищницу питательных микроэлементов, включая бета-каротин, предшественник витамина А, который при отсутствии в рационе человека может привести к множеству проблем со здоровьем, включая слепоту и даже смерть.
Делая ставку на будущее
В основе проекта ДССК лежат методы сохранения in-situ и ex-situ. CIP хранит образцы в своем генном банке и в качестве дополнительной меры страхования отправляет резервную копию в Глобальное хранилище семян на Свальбарде в Норвегии при финансовой поддержке Crop Trust. Поскольку CWR сталкиваются с теми же проблемами, что и их домашние родственники: повышение температуры, засуха и наводнения, и многие другие, становится важным позволить CWR продолжать развиваться, чтобы противостоять новым стрессам.
Флор Родригес, младший научный сотрудник CIP:
«При сохранении на месте материал адаптируется к изменениям, и, возможно, некоторые из этих вариантов будут адаптироваться к новому климату и новым условиям».
«Эти изменения помогают нам определить адаптации. Это создает резервуар новых разновидностей, которые мы можем использовать. А ex situ помогает нам сохранить генетическое разнообразие в определенный период времени. Это защищает материал от таких изменений, как град, землетрясения и строительство дорог. Оба типа сохранения дополняют друг друга ».
По мере того как ученые разрабатывают новую зародышевую плазму для предварительного разведения, приспособленную к суровым климатическим условиям, она также становится доступной для более широкого использования. Crop Trust еще больше облегчает этот процесс, стандартизируя информацию, собираемую различными сторонами, и размещая ее на центральном портале генетических ресурсов растений под названием Genesys.
Правильная информация облегчает исследования
В прошлом проблема заключалась в том, что у каждого исследовательского института были свои стандарты, затруднявшие обмен информацией. В то время как одна организация могла классифицировать вид картофеля как умеренно устойчивый к засухе, другая могла бы счесть тот же вид умеренно восприимчивым. Ученые не могли легко использовать результаты другого исследовательского института, потому что не было единого мнения о том, как данные собирались и интерпретировались.
Элиза Миховилович, доцент CIP:
«Создавая протоколы, мы теперь можем обмениваться данными, мы знаем, смотрел ли кто-то еще на 5 конкретных видов, которые были задокументированы с помощью тех же протоколов (которые мы используем): высота и широта, время года, информация об окружающей среде и другие переменные. ”
«Это помогает нам более охотно продвигать предварительно улучшенные материалы и делиться сквозными методами преодоления препятствий на пути гибридизации».
Когда скрытый потенциал CWR раскрывается, информация становится влиятельным инструментом. «Мы пытаемся изменить мышление селекционных сообществ, чтобы они воспринимали диких родственников как важный источник генетического материала для адаптации сельскохозяйственных культур к изменяющимся климатическим условиям», - говорит Демпевольф. Расширяющаяся генетическая база данных, полученная из скрытых сокровищ, которые можно найти в ДССК, означает, что культуры лучше подходят для меняющихся условий Земли - благо для продовольственной безопасности и бедных людей мира в целом, которые полагаются на эти культуры как на свое выживание.
