Susza na jęczmień wpływa stresująco, a to przekłada się na obniżenie plonów tego jednego z najpopularniejszych na świecie zbóż. Europejscy naukowcy opracowali „przewodnik” dla hodowców, w którym opisują linie jęczmienia najbardziej odporne na wysokie temperatury i brak wody.
Jest to jeden z efektów międzynarodowych badań, stanowiących naukowe wsparcie hodowli jęczmienia w obliczu zmian klimatycznych (projekt o akronimie BARISTA: „Advanced tools for breeding BARley for Intensive and SusTainable Agriculture under climate change scenarios”). Realizowali go naukowcy – genetycy i fizjolodzy roślin oraz specjaliści od modelowania zmian klimatycznych – reprezentujący osiem krajów z różnych części Europy: Polskę, Włochy (lider), Finlandię, Hiszpanię, Niemcy, Danię, Wielką Brytanię i Estonię.
Stres suszy
„Rośliny stresuje wszystko, co zaburza ich równowagę. Chodzi o każdą sytuację, w której roślina musi 'wyjść ze swojej strefy komfortu’, np. kiedy brakuje jej wody w podłożu, gdy temperatura powietrza jest za wysoka, gdy zasolenie gleby jest za silne albo gdy środowisko jest zakwaszone. W takich sytuacjach roślina zbiera całe swoje zasoby na poradzenie sobie z tymi czynnikami, a to z kolei przekłada się następnie m.in. na mniejsze plony. W ostatnich 40 latach obserwujemy dwukrotny wzrost obszarów uprawnych zagrożonych stresem suszy. Powodem są postępujące zmiany klimatyczne” – powiedziała dr hab. Agata Daszkowska-Golec, prof. UŚ z Wydziału Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach, liderka polskiego zespołu w projekcie BARISTA.
Dodała, że odpowiedź roślin na stres jest konserwowana, czyli zachowywana ewolucyjnie w genach. Dzięki temu m.in. genetycy roślin mają „wgląd” w te mechanizmy i znając istotne regulatory, mogą modulować ich działanie w celu uzyskania pożądanego efektu.
Naukowcy z międzynarodowego konsorcjum postanowili odpowiedzieć na pytanie, które cechy jęczmienia będą tymi preferowanymi w kontekście przyszłych zmian klimatycznych. Innymi słowy – jakie cechy i jaki zestaw genów powinien posiadać jęczmień, aby być odporny, w tym przypadku, na okresowe susze.
Zbadano 60 odmian jęczmienia
Do analizy badacze wybrali m.in. 60 odmian jęczmienia, które zostały zarejestrowane w ostatnich 20 latach (to tzw. odmiany elitarne), pochodzących z różnych stref klimatycznych w Europie.
„Doświadczenia polowe odbyły się w ciągu dwóch sezonów, w różnych lokalizacjach w Europie: we Włoszech, w Hiszpanii, Niemczech, Estonii, Polsce i Finlandii. Sprawdzaliśmy, jak poszczególne odmiany reagują na stres suszy, w zależności od położenia geograficznego i klimatu. Analizy prowadziliśmy w kontekście podstawowych cech agronomicznych; interesowało nas, jak – w tych konkretnych warunkach – te rośliny rosną, jaką osiągają wysokość, jaki osiągają plon. Wszystkie 60 odmian zostało też poddanych szczegółowej analizie genetycznej, dzięki której byliśmy w stanie powiązać zmiany w zachowaniu rośliny w warunkach polowych ze zmianami w genach. Na tej podstawie wytypowaliśmy konkretne cechy i warianty genów, które najlepiej umożliwiają roślinie przetrwanie w warunkach suszy” – tłumaczyła Daszkowska-Golec.
Naukowcy i hodowcy
Badania były realizowane przy współpracy z hodowcami jęczmienia.”Współpraca z nimi była dla nas, naukowców, niezwykle cenna. Pozwoliła nam zejść z utartych ścieżek myślenia i spojrzeć na problem szerzej, bo nie zawsze to, co jest ważne dla naukowca, jest też istotne dla hodowcy; a przecież chcielibyśmy, aby nasza praca mogła być kiedyś stosowana w praktyce” – stwierdziła badaczka.
Jednym z efektów badań jest powstanie „przewodnika” skierowanego do hodowców jęczmienia, w którym naukowcy opisali najbardziej odporne na stres odmiany tego zboża i zasugerowali, które odmiany są lepsze w różnych miejscach Europy. „Stworzyliśmy taki wzorcowy zestaw cech, które umożliwią hodowcom wydajniejszą uprawę jęczmienia, w warunkach zmieniającego się klimatu i coraz częstszych okresów susz” – podała Daszkowska-Golec. Dodała, że konsorcjum przez cały okres realizacji projektu było w stałym kontakcie ze współpracującymi stacjami hodowli w Europie, informując o postępach prac badawczych w wydawanym biuletynie.
Wdzięczny model do badań genetycznych
Badaczka przypomniała, że jęczmień znajduje się na czwartym miejscu w rankingu roślin uprawnych – za pszenicą, kukurydzą i ryżem. „Dla nas, genetyków, ważne jest również to, że jest to wdzięczny model do badań genetycznych, mimo złożoności genomu. Jako ciekawostkę podam, że genom człowieka składa się z 3 miliardów par nukleotydów, a genom jęczmienia – z 6 miliardów par. Liczba nukleotydów wcale nie świadczy więc o złożoności organizmu” – zaznaczyła.
Jak podała, współczesne odmiany jęczmienia, zarejestrowane w ostatnich 15-20 latach, są genetycznie do siebie bardzo podobne. „Wadą tego jest spadek bioróżnorodności, natomiast zaletą, że te rośliny coraz lepiej radzą sobie z czynnikami stresującymi wynikającymi ze zmian klimatu” – podsumowała Agata Daszkowska-Golec.
Polski zespół w ramach projektu BARISTA zajął się także badaniem kluczowych regulatorów, które odpowiadają za radzenie sobie jęczmienia ze stresem suszy.
Badania realizowane przez polski zespół genetyków zostały dofinansowane w wysokości ponad 800 tys. zł przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, w ramach I konkursu Programu ERA-NET Co-Fund SusCrop, będącego poddziałaniem programu Horyzont 2020. Całkowity budżet projektu, który trwał w latach 2019-2022, wyniósł ponad 2 mln euro. Pełna nazwa projektu brzmi: „Advanced tools for breeding BARley for Intensive and SusTainable Agriculture under climate change scenarios (BARISTA)”.
Więcej o projekcie oraz pełna lista członków konsorcjum na stronie internetowej. (PAP)
Źródło: Nauka w Polsce, Agnieszka Kliks-Pudlik
