Эксперты по сельскому хозяйству и климату уже несколько лет предупреждают, что экстремальные климатические явления, включая сильные засухи с частыми тепловыми волнами, снижают производство основных основных продовольственных культур, таких как пшеница, создавая серьезную угрозу продовольственной безопасности. Поэтому ученые ищут зерна, которые могут лучше адаптироваться к этим обстоятельствам: Международная команда под руководством Вольфрама Векверта из Венского университета провела сравнительный физиологический и молекулярный взгляд на пшеницу и жемчужное просо в условиях засухи, объяснив, как жемчужное просо может выделяться в этом надвигающемся хаосе изменения климата лучше, чем пшеница. Исследование было опубликовано в журнале Plant Science.

"Жемчужное просо-это важнейшая зерновая культура, содержащая те же или даже лучшие питательные вещества, что и пшеница, с большим количеством цинка и железа", - говорит Вольфрам Векверт из Отдела функциональной и эволюционной экологии Венского университета и руководитель исследования.

В своей лаборатории молекулярной системной биологии (MOSYS) и Венском Центре метаболомики (VIME) Венского университета он внимательно изучил превосходную устойчивость культур к засухе и тепловому стрессу вместе с международной командой из Университета Овьедо (Испания), Национального института биологии Любляны (Словения), IROST Tehran (Иран) и командой CEGSB ICRISAT (Индия).

- Однако, несмотря на свои замечательные характеристики, эта культура используется недостаточно." - добавляет он.

Когда дело доходит до устойчивости к климатическим стрессорам, водные ресурсы являются критическим параметром, но также и тепло, особенно в длительные периоды засухи. Кроме того, увеличение биоразнообразия в сельском хозяйстве повысит устойчивость сельскохозяйственных процессов к этим драматическим изменениям климата.

"Жемчужное просо-это такая заслуженная альтернатива, которая может обеспечить питание без необходимости слишком большого количества воды и гораздо более высокую устойчивость к жаре и засухе по сравнению с пшеницей, рисом и кукурузой. Исследовательские программы и политические усилия необходимы для того, чтобы сделать эти недоиспользуемые культуры доступными по сравнению с сосредоточением внимания только на трех-четырех основных продовольственных культурах в мире, чтобы обеспечить продовольственную безопасность." - говорит Векверт.

Просо как смарт-обрезка

"Почти 40% наших ежедневных калорий зависит от трех злаков (пшеницы, риса и кукурузы), которые требуют больше ресурсов, чем жемчужное просо", - объясняет Палак Чатурведи, соруководитель исследования. "Настало время увидеть климатически разумную культуру, а жемчужное просо обладает полной производительностью и питательными свойствами, которые можно назвать разумной культурой."

В этом исследовании он и его команда выяснили процессы устойчивости жемчужного проса к стрессу засухи. Эта информация может быть использована при выведении все более засухоустойчивых линий как перлового проса, так и пшеницы.

Кроме того, в статье представлен сравнительный взгляд на фотосинтетические белки С3 и С4, биосинтетические белки воска, а также белки сохранения зеленого цвета и старения, необходимые для выживания в суровых климатических условиях.

Ариндам Гатак, первый автор исследования, подчеркивает важность другого молекулярного анализа в потоке центральной догмы (то есть РНК, белки и метаболиты) и их корреляцию с физиологическим признаком. Он объясняет, что геномная вспомогательная селекция способна покрыть только 30-40% фенотипической дисперсии, согласно самым последним исследованиям GWAS. "Есть много процессов, которые не предсказуемы геномной информацией, особенно трансляцией и активностью белков, что имеет решающее значение для фенотипических реакций и выживания растений в условиях сильных стрессов."