В уникальном исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые обнаружили генетическое разнообразие в древней коллекции из 827 сортов пшеницы, которые могут стать решением проблем, связанных с уязвимостью современной пшеницы. Это исследование показывает, как давно забытые сорта могут повысить устойчивость современных пшеничных культур к заболеваниям, жаре и засухе.
Коллекция сортов, собранная в Англии в 1924 году Артуром Эрнестом Уоткинсом, сохранялась путем периодических посевов и сбора семян. Это огромное генетическое хранилище, которым сейчас управляет Центр Джона Иннеса (JIC) в Норвиче, Англия, позволило получить бесценную информацию о генетическом потенциале пшеницы. Первоначальные усилия Уоткинса по составлению каталога образцов пшеницы со всей Британской империи вылились в 7000 образцов из 32 стран. Несмотря на некоторые потери во время Второй мировой войны и разрушение генетического разнообразия из-за современных методов ведения сельского хозяйства, коллекция остается важнейшим «снимком времени», как говорит Элисон Бентли, генетик пшеницы из Австралийского национального университета.
Последние достижения в области геномного секвенирования позволили выявить впечатляющее разнообразие этих исторических сортов. Саймон Гриффитс и Шифенг Ченг возглавили масштабный проект по секвенированию геномов этих видов и их сравнению с 208 современными сортами пшеницы. Результаты оказались поразительными: исторические сорта содержат в два раза больше генетического разнообразия, чем современные. Ченг, эволюционный генетик из Института сельскохозяйственной геномики в Шэньчжэне, сравнил это открытие с находкой «золотой жилы».
Исследовательская группа уже выявила гены, которые могут снизить зависимость современной пшеницы от азотных удобрений и повысить ее устойчивость к таким заболеваниям, как пирикуляриоз пшеницы. Было обнаружено, что этот ген, Pm4, обеспечивает устойчивость к особо опасному штамму пирикуляриоза пшеницы, который угрожает урожаю в Юго-Восточной Азии. Такие свойства очень важны, поскольку мировое предложение пшеницы сталкивается с проблемами, связанными с изменением климата и болезнями.
Потенциальное применение этих открытий очень велико. Сейчас селекционеры экспериментируют с этими историческими свойствами для улучшения сортов пшеницы. Например, исследователи в Китае внедряют характеристики из коллекции Уоткинса для улучшения роста пшеницы на соленых почвах, а в Индии ведутся работы по повышению устойчивости к болезням с помощью семян из этой коллекции. Однако, как отмечает Марк Сорреллс, селекционер пшеницы из Корнельского университета, включение этих качеств в современные сорта потребует терпения и может занять десятилетие или больше. Всеобъемлющие геномные ресурсы и образцы семян из коллекции Уоткинса доступны исследователям по всему миру бесплатно, что способствует глобальному сотрудничеству в области улучшения пшеницы.