Группа исследователей во главе с президентом Института Бойса Томпсона (BTI, США) Дэвидом Стерном разработала новую разновидность кукурузы, которая намного быстрее восстанавливается после заморозков. Исследование описано в статье, опубликованной в издании Plant Biotechnology Journal.

Ежегодно человек съедает около 31 кг зерна, еще больше его выращивают в качестве корма и для производства биотоплива. По мере увеличения мирового населения повышение производства продуктов питания на том же количестве земли, становится все более важной задачей.

Одним из возможных решений является разработка культур, которые дают большой урожай при низких температурах. Многим не известно, что кукуруза является тропическим растением, что делает его чрезвычайно чувствительным к низким температурам. Это качество весьма проблематично в умеренном климате, где вегетационный период составляет в среднем всего 4 или 5 месяцев, и где ежегодно производят более 60% продукции.

Устойчивый к холоду штамм может расширить широты, в которых станет возможным выращивание сельскохозяйственных культур, а также позволит нынешним фермерам повысить продуктивность.

«В полевых условиях стресс чаще всего возникает весной, когда низкие температуры сочетаются с достаточно активным солнечным светом, что приводит к обесцвечиванию растений. Таким образом, более устойчивая к низким температурам кукуруза могла бы помочь фермерам сажать растения в начале года с уверенностью, что их урожай переживет холода и быстро восстановится, как только погода снова нормализуется», — отметил господин Стерн.

Данная научная работа основана на исследованиях, опубликованных в 2018 году, которые показали, что повышение уровня фермента под названием Рубиско привело к образованию более крупных и быстро созревающих растений. Рубиско необходим растениям для превращения углекислого газа в атмосфере в сахар, а его содержание в листьях кукурузы резко уменьшается в холодную погоду.

В ходе последнего исследования президент BTI совместно с коллегами в течение трех недель выращивали растения кукурузы при 25 ° C (77 ° F), понижали температуру до 14 ° C (57 ° F) в течение двух недель, а затем снова увеличивали ее до 25 ° C.

«Кукуруза с большим содержанием Рубиско в сравнении с обычными сортами показала лучшие результаты до, во время и после охлаждения. По сути, нам удалось снизить серьезность стресса, вызванного заморозками, и обеспечить более быстрое восстановление культуры», — заявила ведущий автор исследования Корали Салессе-Смит.

Во время исследования Салесс-Смит была кандидатом в доктора наук Корнелльского Университета, а теперь она является научным сотрудником в Университете Иллинойса.

Действительно, по сравнению с обычной кукурузой, у недавно выведенной культуры на протяжении всего эксперимента наблюдались более высокие скорости фотосинтеза и восстановления с меньшим количеством поврежденных молекул, которые осуществляют светозависимые реакции фотосинтеза.

Конечным результатом стало растение, которое намного быстрее росло и развивало зрелые початки кукурузы после заморозков.

По словам руководителя совместной овощной программы Cornell Cooperative Extension Стива Рейнерса, сахарная кукуруза является основной овощной культурой в Нью-Йорке, стоимость которой составляет около $40-60 млн. в год. Он отмечает, что многие нью-йоркские производители кукурузы сажают данную культуру так быстро, как только это возможно, потому что стоимость раннего урожая — наивысшая за сезон.

«Многие производители кукурузы в Нью-Йорке рано сажают зерновую под специальные защитные пластиковые листы, чтобы повысить температуру почвы. Данная технология весьма затратна. Устойчивая к охлаждению кукуруза может позволить фермерам удалить защитный пластик в более ранний период. Это бы обеспечило растение дополнительным солнечным светом, потенциально позволяя им созревать в начале сезона, и обеспечивая возможность фермерам назначать более высокие цены на зерновую», — заявил господин Рейнерс.

Исследователи полагают, что уникальная технология может также применяться на других культурах, которые используют путь фотосинтеза С4 для связывания углерода, к примеру таких, как сахарный тростник и сорго.

 

* по информации из открытых источников

 

 

Читайте также:

Винницкий селекционер впервые продемонстрирует сладкую фиолетовую кукурузу

Австралийские ученые вывели высокоурожайную кукурузу, устойчивую к климатическим изменениям

Ученые определили ген, защищающий сельскохозяйственные культуры от засоления почв и патогенов