Международная команда ученых определила локализацию более чем 100 тыс. генов пшеницы. Исследователи полагают, что генная карта ускорит создание новых форм, позволяющих справляться с ожидаемыми периодами сильной жары в условиях изменяющегося климата. Результаты опубликованы в журнале Science.
Профессор Кристобаль Уауй, руководитель проекта по генетике сельхозкультур из норвежского центра John Innes, назвал определение расположения генов пшеницы «поворотным моментом». «Нужно найти способы сделать производство пшеницы устойчивым перед предстоящими климатическими изменениями и возрастающими потребностями, - сообщил он ВВС. – Мы ожидали этого в течение многих лет. Это должно взволновать всю человеческую цивилизацию, ибо впервые у нас появилась возможность более целенаправленно достичь в работе с пшеницей таких успехов, к которым стремились ученые и растениеводы, и таким образом накормить мир в будущем».
По расчетам ФАО – организации ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства – необходимое для потребления производство пшеницы к 2050 году должно возрасти на 60%. Значительная часть работы в этом направлении выполняется Международным центром усовершенствования кукурузы и пшеницы, расположенным вблизи Мехико. Эта организация выводит новые, более продуктивные сорта для фермеров из беднейших стран мира.
В течение десятилетий Центр работает над повышением урожайности и борьбой с болезнями, создавая новые сорта традиционными методами скрещивания. Однако, по сообщению руководителя работ по пшенице доктора Рави Сингха, ожидаемое усиление аномальной жары теперь делает приоритетным выведение сортов, требующих меньше воды и устойчивых к более высоким температурам. «Если в течение нескольких критичных месяцев ростового периода ночные температуры повышаются на один градус, мы теряем 8% урожая, поэтому климатическая устойчивость является один из важнейших факторов в наших селекционных программах», - поясняет Сингх.
Ежегодно ученые выводят тысячи форм пшеницы методами традиционной селекции, признаки при этом отбираются на глаз. Методы действенны, но кропотливы и дорогостоящи. К тому же при каждом варианте скрещивания неизвестно заранее, получилась ли у потомства правильная комбинация необходимых генов от родительских линий, таким образом, это лотерея. Может пройти от 10 до 15 лет до тех, пока новая форма будет выведена и окажется на фермерском поле.
Теперь, когда ученые определили расположение в ДНК пшеницы более 100 тыс. генов, они создали карту, на которой обозначены все важнейшие точки пшеничного генома. Зная их расположение, исследователи смогут выяснить механизм их совместного влияния на такие признаки, как засухоустойчивость, повышение питательной ценности и урожайность. Применяя технологию редактирования генов, ученые смогут получить необходимые признаки более быстро и точно.
Действительно ли необходимо использовать редактирование генов для повышения продуктивности? Критики утверждают, что продовольствия в мире итак достаточно. Проблема в том, что оно не распределяется между теми, кто в нем нуждается. Директор международной программы Центра, доктор Ханс Браун соглашается с этим, но считает, что политическое решение проблемы намного сложнее, чем одно только генное редактирование. «К примеру, в Северной Африке и Западной Азии пшеница составляет 40 – 50% от общей калорийности. В странах этих регионов производство пшеницы в достаточном количестве является приоритетом для национальной продовольственной безопасности. Они уже много ввозят, и чем больше их импорт, тем больше зависимость от других стран», отметил он..
Доктор Хелен Воллас из активистской группы Genewatch UK заявила, что исследователям нужно быть осторожнее с обещаниями. «На практике генное редактирование будет ограничиваться комплексным характером пшеницы и ее взаимодействием со средой, - считает она. – Изменение питательности, например, иногда делает культуру более привлекательной для вредителей или оказывает вредное воздействие на людей, которые ее едят. Строгое регламентирование, возможность контроля и маркировка – главное для защиты среды, здоровья и возможностей выбора для потребителей»
Генная карта пшеницы – результат огромных усилий двух сотен ученых из 73 организаций 20 стран. Они вместе определили структуру 21 хромосомы и точное местоположение 107 891 гена, содержащих 16 млрд. отдельных химических блоков ДНК – это в пять раз больше, чем геном человека. Добавочные сложности состояли в том, что у пшеницы имеется три отдельных под-генома. Ученым было непросто различить каждый из них и расположить их в правильном порядке.
