Открытие гена пшеницы «Святой Грааль» может накормить наш перегретый мир

Открытие гена пшеницы «Святой Грааль» может накормить наш перегретый мир Новости

Это растение, которое изменило человечество. Благодаря выращиванию пшеницы Homo sapiens мог прокормить себя во все возрастающем количестве, превращая группы охотников-собирателей, борющихся за выживание во враждебном мире, в правителей планеты.

При этом вид дикой травы, который когда-то был ограничен небольшой частью Ближнего Востока, теперь покрывает обширные участки Земли. Как заметил историк Юваль Ной Харари: «На великих равнинах Северной Америки, где 10 000 лет назад не росло ни одного стебля пшеницы, сегодня можно пройти сотни и сотни километров, не встретив ни одного другого растения».

В настоящее время пшеница обеспечивает 20% калорий, потребляемых человеком каждый день, но ее производство находится под угрозой. Благодаря глобальному потеплению, вызванному деятельностью человека, нашу планету ждут все более суровые волны тепла, засухи и лесные пожары, которые в будущем могут уничтожить урожай и спровоцировать массовый голод.

Но кризис можно было предотвратить благодаря замечательному исследованию, которое в настоящее время проводится исследователями из Центра Джона Иннеса в Норвиче. Они работают над проектом по повышению устойчивости пшеницы к жаре и засухе. Такие усилия оказались чрезвычайно сложными, но через несколько недель они станут предметом новой серии испытаний в рамках проекта, в рамках которого будут высаживаться сорта пшеницы, частично созданные с помощью технологии редактирования генов. на полевых испытаниях в Испании.

Способность этих сортов выдерживать жару Иберии определит, насколько хорошо ученые-агрономы смогут защитить будущие пахотные фермы от худших превратностей изменения климата и, таким образом, поддержать производство продуктов питания для миллиардов людей на Земле, говорят сотрудники Центра Джона Иннеса.

Пшеница была не единственным ботаническим средством, подпитывавшим сельскохозяйственную революцию. Свою роль сыграли и другие основные продукты, такие как рис и картофель. Но, как правило, пшенице отводится ведущая роль в запуске сельскохозяйственной революции, которая создала наш современный мир «демографических взрывов и изнеженных элит», как выразился Харари в своем международном бестселлере Sapiens.

В фермерских хозяйствах выращивают две основные формы пшеницы: макаронные изделия и мягкую пшеницу. Вместе они играют решающую роль в рационе около 4,5 миллиардов человек, сказал профессор Грэм Мур, генетик пшеницы и директор Центра Джона Иннеса, одного из ведущих мировых научно-исследовательских институтов сельскохозяйственных культур. «Из них около 2,5 миллиардов человек в 89 странах ежедневно потребляют пшеницу, поэтому вы можете видеть, насколько жизненно важен этот урожай для всего мира», — добавил он.

Читайте также:  Как человек и его собаки обнаружили причину нарколепсии

Мур добавил, что проблемой, с которой столкнулись ученые-агрономы, стремящиеся улучшить устойчивость и продуктивность сортов пшеницы, была сложность генетики пшеницы. «У людей есть единственный геном, который содержит наши инструкции ДНК. Но макаронная пшеница имеет два разных предковых генома, а хлебная пшеница — три».

Эта сложность имела важные последствия. Чтобы контролировать свои разные гены и хромосомы, пшеница приобрела стабилизирующий ген, который разделяет разные хромосомы в ее различных геномах. Это обеспечило высокие урожаи этих форм пшеницы. Однако этот ген также подавляет любой обмен хромосомами с дикими родственниками пшеницы, сводя на нет усилия генетиков, пытающихся создать новые сорта с полезными свойствами.

«Дикие родственники обладают действительно полезными характеристиками — устойчивостью к болезням, солеустойчивостью, защитой от жары — качествами, которые вы хотите добавить, чтобы сделать пшеницу более устойчивой и легкой для выращивания в суровых условиях. Но вы не могли этого сделать, потому что этот ген препятствовал ассимиляции этих качеств».

Этот ген был известен как «Святой Грааль» генетиков пшеницы, добавил Мур. «Пшеница, несмотря на ее критическую важность для обеспечения продовольствием мира, оказалась самой сложной из всех основных сельскохозяйственных культур для изучения из-за сложности и размера ее генома. Отсюда важность поиска гена, который стал причиной этой проблемы».

Потребовалось несколько десятилетий, но ученые из Центра Джона Иннеса преуспели в охоте за своим святым Граалем. Они идентифицировали ключевой ген, обозначили его Zip4.5B и создали его мутантную версию, которая позволяет гену выполнять свою основную функцию — обеспечивать правильное спаривание хромосом пшеницы и поддерживать урожайность — но не обладает способностью блокировать создание новых вариантов с атрибутами из дикорастущих трав.

«Ключевым инструментом в этой работе было редактирование генов, которое позволило нам внести точные изменения в ДНК пшеницы. Без него мы бы до сих пор боролись с этим. Это изменило все».

Читайте также:  ‘Это настоящие Голодные игры’: спасительное лекарство стоит $2 млн, но не каждому ребенку по карману

С тех пор ученые Jones Innes обнаружили, что существует не менее 50 различных версий Zip4.5B. «Теперь мы собираемся протестировать их на разных сортах пшеницы, которые мы создали», — добавил Мур.

«Затем их будут выращивать в Испании, на земле недалеко от Кордовы, чтобы посмотреть, насколько хорошо они приживутся. Цель будет заключаться в том, чтобы определить, какие сорта лучше всего справятся с более высокими температурами, с которыми наши фермеры столкнутся в ближайшие десятилетия.

«Пшеница сыграла замечательную роль в истории человечества. Надеюсь, эта работа поможет ему сохранить свое значение в качестве продукта питания в будущем».

Оригинальный источник статьи:
https://www.theguardian.com/environment/2023/jan/07/holy-grail-wheat-gene-discovery-could-feed-our-overheated-world
Оцените статью
Генетика и медицина
Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.