Древен ген възвръща на пшеницата устойчивост към засоляване/ Acient relative of wheat helps plant breeders create salinity-resistant crops

Прогнозите за нарастването на световното население предвиждат, че до 2050 година светът ще се нуждае от два пъти повече храна, но производството на необходимото количество зърнени култури става все по-трудно с промените в климата и урбанизацията, които намаляват обработваемата земя. В голяма част от сухите райони на Земята засоляването на почвите е едно от основните препятствия за агрикултурата и води до забавен растеж на растенията и намаляване на реколтата. Причината са натриеви йони (най-често срещаните соли съдържат натриеви и хлорни йони), които се поемат от корените и се събират в листата на растенията, където пречат на нормалното протичане на фотосинтезата. Зърнени култури са особено чувствителни към повишената сол в почвите, защото хилядолетия култивиране са помогнали да се селектират полезни за хората белези като големи класове и тежки зърна, но за сметка на това растенията са загубили много от способите да се справят със стрес в околната среда като соленост. Преди повече от десет години австралийски учени откриват, че едрозърнестия лимец Triticum monococcum, древен роднина на пшеницата, е особено устойчив на соленост. В статия в научното издание Nature Biotechnology учените използвали кръстоска между твърда пшеница и лимец, за да предадат на пшеницата по-голяма устойчивост към растеж в засолени почви. Екипът ръководен от Др. Матю Гилиам, в Университета на Аделаида, Австралия, идентифицирали TmHKT1;5-A, генът отговорен за устойчивостта на еднозърнестия лимец към сол. Учените потвърдили, че този ген отговарая за транспорта на натрий обратно към корените, като по този начин предпазва листата от повишени количества сол. Резултатите от изследванията показват, че твърда пшеница съдържаща TmHKT1;5-A се справя по-добре от комерсиалния култивар не само в лабораторията, но и в опитно поле с висока соленост. Същия ген от еднозърнест лимец е пренесен и в зимна пшеница и засега показва подобно подобрение в опити проведени в парници. Новите култивари пшеница ще позволят на фермерите да добиват нормални реколти в засолени ниви, които представляват 20% от обработваемата земя в света.

By 2050 the global demand for food is predicted to double, while climate change and urbanization are dwindling arable land and making it increasingly harder for agriculture to keep up with demands of a growing world population. In much of the world’s arid areas, soil salinity is a major challenge for crop farming and leads to retarded growth of the plants and a decrease in the grain yield. This is caused by sodium ions (the most common salt is made up of sodium and chloride ions), which are taken up by the plant roots and accumulate in the green parts of the plant, interfering with photosynthesis and causing damage to the leaves. Salt sensitivity is particularly severe in domesticated crops, which have accumulated beneficial traits such as large grains through millennia of cultivation, but at the same time have lost useful mechanisms for coping with environmental stresses such as salinity. Over a decade ago Australian scientists studying the ancestral wheat relative Triticum monococcum identified a genetic trait, which helps these plants to survive salinity better than domesticated wheat. Ina report in Nature Biotechnology the researchers describe how they used cross-breeding to transfer the salt-resistance portion of the Triticum monococcum genome into Durum wheat, a particularly salt-sensitive wheat variety used to make pasta and couscous. The team, led by Dr. Matthew Gilliham at the University of Adelaide, Australia, identified a gene called TmHKT1;5-A as responsible for protecting the wheat plants by sending the sodium ions back to the roots, before they can be transported to the leaves. Not only did the researchers confirm the mechanism by which this gene works in wheat, but their studies on Durum wheat containing inserted TmHKT1;5-A showed that this new variety outperformed a commercial durum cultivar in field trials with salty soils. The same gene has now been transferred to bread wheat and also shows promising results in greenhouse trials, and if successful, will allow farmers to grow wheat in salt-affected fields which are estimated to comprise 20% of the world's arable land.