Генетические различия улучшают урожай
"Небольшие генетические различия улучшают важные показатели растений - в смешанных сообществах растения участвуют в своего рода разделении труда"
Биоразнообразие
Продолжающаяся всемирная потеря биологического разнообразия является одной из самых неотложных проблем, с которыми сталкивается сегодня человек. Биоразнообразие жизненно важно для людей потому, что оно поддерживает экосистему, занимаясь обеспечением чистой водой, производством биомассы и продуктов питания. Многие эксперименты показали, что различные сообщества организмов работают лучше в данном отношении, чем монокультуры.
«В смешанных сообществах растения участвуют в своего рода «разделении труда», что повышает эффективность и улучшает функционирование сообщества в целом», – объясняет Паскаль Никлаус из Департамента эволюционной биологии и экологических исследований университета Цюриха.
Тем не менее, современная сельскохозяйственная практика в основном опирается на разновидности растений, которые генетически однородны, поскольку они облегчают выращивание и переработку сельскохозяйственных культур. Поэтому преимущества различных сообществ растений остаются неиспользованными, также из-за того, что лежащие в их основе механизмы еще не полностью поняты.
«Несмотря на интенсивные исследования, мы в настоящее время не знаем, какие свойства делают растения наилучшими в таких смешанных командах», – говорит Самуэль Вюст, основной автор исследования.
Растения растут лучше в смешанных командах
Два исследователя рассмотрели этот вопрос, объединив современные генетические и экологические подходы. В качестве тестовой системы они ориентировались на Резухови́дку Та́ля (Arabidopsis thaliana), небольшой крестоцвет, который генетически хорошо задокументирован. Ученые использовали систематические скрещивания разновидностей этих растений, которые выращивались в горшках в разных сочетаниях. Через несколько недель исследователи взвесили полученную биомассу, что позволило им сравнить рост растений. Как и ожидалось, горшки со смесями разных крестов были в среднем более производительными.
Небольшие генетические различия повышают урожайность
Используя статистический анализ, исследователи связали доходность урожая в смешанных сообществах с генетическим составом крестоцветных. Полученная таким образом генетическая карта позволила им идентифицировать части генома, которые сделали комбинацию растений лучшей в смешанных командах. Они обнаружили, что даже самых маленьких генетических различий между растениями было достаточно, чтобы увеличить их совокупный урожай.
«Мы были очень удивлены тем, что сложные и плохо понятые свойства, такие как пригодность для создания хорошо продуманной смеси, имели такую простую генетическую причину», – говорит Самуэль Вюст. Он считает, что их метод может помочь размножать растения, которые являются лучшими, и, следовательно, дают больше урожая. «Наши идеи открывают совершенно новые направления в сельском хозяйстве», добавляет Вюст.
Источник:
Samuel E. Wuest, Pascal A. Niklaus.
A plant biodiversity effect resolved to a single chromosomal region.
Nature Ecology & Evolution, 2018; DOI: 10.1038/s41559-018-0708-y