Около 12 000 лет назад неолитическая революция радикально изменила экономику, рацион питания и структуру первых человеческих обществ в Плодородном полумесяце на Ближнем Востоке. С началом выращивания зерновых культур, таких как пшеница и ячмень, и одомашнивания животных появились первые города в новом социальном контексте, характеризующемся производящей экономикой.

Теперь в исследовании, опубликованном в журнале Trends in Plant Science под руководством Университета Барселоны, центра Agrotecnio и Университета Ллейды, анализируется эволюция пшеничных колосьев с момента начала их выращивания жителями древней Месопотамии - колыбели сельского хозяйства в мире - между реками Тигр и Евфрат.

Авторами исследования являются Рут Санчес-Брагадо и Хосеп Ллуис Араус-Ортега с факультета биологии и агротехнологий UB; Густаво А. Слафер, исследователь ICREA в Школе агропродовольственных и лесных наук и инженерии UdL, и Джемма Молеро из Международного центра по улучшению кукурузы и пшеницы в Мексике, в настоящее время научный сотрудник KWS Seeds Inc.

Злак, изменивший историю человечества

Выращивание пшеницы - травы, ставшей основным продуктом питания, - стало поворотным моментом в развитии человеческой цивилизации. Сегодня это самая важная культура в мире с точки зрения продовольственной безопасности, но данные ЕС предупреждают, что влияние изменения климата может значительно повысить ее цену и изменить процесс производства в некоторых регионах мира.

В процессе одомашнивания пшеницы фенотип растения претерпевал как быстрые (в течение нескольких сотен лет), так и медленные (тысячи лет) изменения, такие как ослабление рахиса, увеличение размера семян, уменьшение или исчезновение ости. В частности, остистые и безостые сорта пшеницы встречаются по всему миру, хотя последние имеют тенденцию к изобилию в регионах с засушливым климатом, особенно на последних стадиях выращивания в конце весны, что характерно для средиземноморской среды.

"Важно проводить исследования, которые показывают, какие сорта пшеницы лучше всего приспособлены к различным условиям выращивания в окружающей среде, особенно в контексте изменения климата. Изучение прошлого в ретроспективе может дать нам представление об эволюции выращивания пшеницы на протяжении тысячелетий с момента появления сельского хозяйства в древней Месопотамии", - говорит Рут Санчес-Брагадо, первый автор исследования, получивший степень доктора философии в UB.

"Ости - это органы колоса, которые традиционно ассоциируются с адаптацией растения к условиям засухи", - говорит Жозеп Ллуис Араус, профессор кафедры эволюционной биологии, экологии и наук об окружающей среде биологического факультета.

"Однако археологические и исторические записи показывают, что пшеничный колос существовал преимущественно с остями на протяжении более десяти тысячелетий после одомашнивания пшеницы. И только в последнее тысячелетие во многих случаях обнаруживается отсутствие ости, что свидетельствует о селекции фермеров - вероятно, ненаправленной - против этого органа", - говорит Араус.

"Роль ости пшеницы в ее производительности остается спорной, несмотря на десятилетия исследований", - говорит исследователь Густаво А. Слафер, автор-корреспондент исследования.

Ости колоса: Польза для растения?

Полезно ли наличие ости на колосе для растения и урожая? Хотя научного консенсуса нет, "все говорит о том, что в условиях, когда растение не страдает от водного стресса, дополнительная фотосинтетическая способность ости не компенсирует другие потенциальные негативные эффекты (снижение восприимчивости к грибковым заболеваниям, ограничение общего числа крупных остинок, которые поддерживает колос, и т.д.)", - говорит Араус.

"Однако в более влажном климате колосья накапливают влагу и могут способствовать распространению болезней", - говорит Рут Санчес-Брагадо. "Поэтому, поскольку население Земли постоянно растет, необходимо изучить роль остистых колосьев в изменяющихся условиях нашего климата, чтобы удовлетворить мировой спрос на такой основной продовольственный товар, как пшеница".

В засушливых условиях колосья, включая ости, "имеют лучшие физиологические характеристики, чем листья. Кроме того, колосья позволяют свету, улавливаемому культурой, быть более рассеянным, что способствует лучшему распределению световой энергии и позволяет культуре больше фотосинтезировать. Поэтому в засушливых условиях ости могут быть полезны для урожая или, в крайнем случае, нейтральны", - заключает профессор Жозеп Ллуис Араус.