Согласно недавно опубликованным исследованиям, посвященным неиспользованному генетическому потенциалу зерновой культуры, урожай пшеницы можно увеличить более чем на 5 тонн с гектара.

Первое в своем роде исследование, проведенное учеными из Ротамстедской опытной станции (Англия), демонстрирует то, что в некоторых европейских странах урожай зерна может быть увеличен на 90% по сравнению с обычными урожаями широко распространенных сортов.

К примеру, в Великобритании урожайность пшеницы может увеличиться вдвое.

По словам авторов научной работы, в случае достижения успеха данные улучшения будут иметь большое значение для увеличивающегося населения в мире и снизят проблему преобразования диких местностей в сельскохозяйственные угодья.

Используя имеющиеся данные о введении различных генов, отвечающих за индивидуальные признаки растений, таких как размер, форма, метаболизм и рост, исследователи провели моделирование для создания «идеальных» растений пшеницы, которые были адаптированы для каждого региона.

По сравнению с производительностью местных адаптированных сортов, во всех случаях они обнаружили, что сорта пшеницы оказывались неэффективными по урожайности зерна.

По словам научных сотрудников, растение с геномом, который позволяет ему захватывать воду, солнечный свет и питательные вещества более эффективно, чем любое другое.

«Повышение потенциала генетической продуктивности и сокращение ее разрыва имеют важное значение для достижения глобальной продовольственной безопасности. Европа является крупнейшим производителем пшеницы, поставляя более трети пшеницы в мире, но потенциал урожайности европейской пшеницы, связанный с генетическими улучшениями, еще не реализован», — отметил ведущий исследователь, д-р Михаил Семенов.

Доктор Семенов совместно с коллегой доктором Нимай Сенапати рассмотрели шесть местных сортов пшеницы, адаптированных к местным условиям, на 13 участках по всему континенту, представляющих основные и неосновные регионы выращивания пшеницы в Европе (от Испании на юге до Дании на севере и Венгрии на востоке до Великобритании на западе).

Используя компьютерную модель под названием Sirius, они запустили миллионы симуляций, которые продемонстрировали, что многие из характеристик пшеницы, влияющих на количество производимого зерна, были значительно ниже, чем возможно.

Моделирование основывалось на обширных данных о естественных генетических вариациях, лежащих в основе ключевых признаков растений. К ним относились устойчивость и реакция на засуху и тепловые нагрузки, размер и ориентация светозахватывающих верхних листьев, а также время ключевых событий жизненного цикла.

Согласно результатам, опубликованным в издании Global Food Security, обнаружилось, что если бы геномы разновидностей пшеницы были «точно настроены» на окружающую среду, то растения потенциально могли бы производить до 15 тонн зерна на гектар.

«Другими словами, несмотря на интенсивные усилия по селекции пшеницы, оказалось, что нынешние местные сорта далеки от достижимого возможного результата», — заявил профессор, возглавляющий Департамент растительных наук в Ротамстеде, Малкольм Хоуксфорд.

Тем не менее, по словам доктора Семенова, урожайность пшеницы может быть увеличена.

«Существует множество естественных генетических вариаций для разных признаков пшеницы. За последние несколько десятилетий был достигнут существенный прогресс в определении генов, связанными с ключевыми признаками, которые улучшают качество и адаптивные процессы пшеницы. Технологии селекции растений, такие как картирование генов, селекция с помощью молекулярных маркеров, селекция с помощью геномики, а также редактирование генов, усовершенствовались. Таким образом, данные генетические ресурсы и технический прогресс предоставляют возможности для разработки хорошо адаптированных и климатически разумных сортов пшеницы, которые будут справляться с изменениями климата в будущем», — сообщил господин Семенов.

По прогнозам, к 2050 году мировое производство продуктов питания должно увеличиться примерно на 70%, чтобы прокормить около 9 миллиардов человек.