ЕС берет курс на сорго

В серии из трех недавних исследований группа Центра исследований в области сельскохозяйственной геномики (CRAG) под руководством Аны И. Каньо-Дельгадо достигла значительного прогресса в понимании молекулярных механизмов и улучшении селекции сорго, пятого по величине выращиваемого злака в мире, который особенно важен в засушливых и полузасушливых регионах.

Важность этого злака заключается в его роли в будущем питания человека и животных, обеспечивая устойчивую альтернативу для районов, сталкивающихся с нехваткой воды.

Сорго все чаще признается основным продуктом питания во многих частях мира, в том числе за пределами Африки, где его выращивают на протяжении столетий из-за его многочисленных питательных преимуществ и устойчивости к неблагоприятным климатическим условиям.

В Евросоюзе выращивание сорго на подъеме и продвигается как альтернатива севообороту, особенно в регионах, подверженных дефициту воды. В 2020 году в Испанию было импортировано 158 000 тонн сорго, поэтому увеличение его выращивания на территории может снизить зависимость от импорта.

Научно-исследовательские работы CRAG находятся в авангарде развития науки о сорго, фокусируясь на дальнейшем улучшении его приспособляемости к стрессовым условиям и улучшении его обработки в лаборатории для будущих процессов селекции.

Последние 20 лет исследовательская группа под руководством Аны И. Каньо-Дельгадо посвятила себя изучению этого злака и получила множество грантов, в том числе от Европейского исследовательского совета (ERC). За последние шесть месяцев группа опубликовала три научные статьи, имеющие большое значение для сектора.

Раскрывая генетические секреты сорго

В первом из этих трех исследований, опубликованном в журнале Plant Biotechnology Journal, исследовательская группа определила, что мутации в белке Sorghum bicolor brassinosteroid, SbBRI1, обеспечивают устойчивость к засухе путем изменения метаболизма фенилпропаноидов. Это открытие подчеркивает молекулярный механизм повышения устойчивости к засухе у сорго, критически важный признак для климатически устойчивого сельского хозяйства.

Вторая работа, опубликованная в The Plant Journal , подробно описывает значительный прогресс в биотехнологии сорго: эффективный метод трансформации сорго с использованием тройной векторной системы в сочетании с морфогенетиками.

Предыдущие инструменты и методы были недостаточно эффективны для изучения определенных сортов сорго, что представляет собой значительную проблему для ученых и селекционеров. Этот новый протокол решает эту проблему, позволяя проводить высокоэффективную трансформацию с использованием Agrobacterium tumefaciens и позволяет применять новые методы селекции, такие как редактирование генов, для ускорения улучшения урожая.

Данная технология представляет собой полезный инструмент для создания и изучения интересующих мутантов с очень высокой эффективностью трансформации рекальцитрантного сорго (сортов, устойчивых к генетической трансформации), достигая двукратного увеличения эффективности трансформации.

Хуан Б. Фонтане-Мансанеке, ведущий автор обоих исследований, подчеркнул значимость этих прорывов в выращивании сорго: «Наша цель состояла в том, чтобы снабдить сообщество, выращивающее сорго, не только передовыми молекулярными инструментами для ускорения селекции сорго, но и некоторыми ключевыми целевыми генами, необходимыми для разработки устойчивых к засухе культур».

Третье исследование, опубликованное в журнале New Phytologist, характеризует роль SbBRI1 в развитии корней, особенно в области меристемы, связывая BRI1 с метаболизмом клеточной стенки и демонстрируя, что белок сорго SbBRI1 играет функционально консервативные роли в росте и развитии растений.

Развитие корней имеет решающее значение для общего роста и здоровья растения и играет роль в том, как растение реагирует на стрессовые факторы окружающей среды.

Андрес Рико-Медина, первый автор исследования, рассказал о реализованной методике: «Мы адаптировали протоколы окрашивания и визуализации, которые используются для модельных растений, таких как Arabidopsis, для использования в исследованиях сорго».

Он также отметил: «Эта адаптация позволяет преодолеть разрыв между лабораторными исследованиями засухи и более агрономическим контекстом, тем самым облегчая практическое применение этих научных достижений».

Социально-экономические возможности сорго

Сорго все чаще рассматривается как важная культура для адаптации к изменению климата из-за его устойчивости к высоким температурам и засухе, особенно по сравнению с кукурузой, которая является наиболее широко выращиваемой зерновой культурой в Европе и очень восприимчива к водному стрессу. Исследования показывают, что ожидается, что важность сорго в Европе возрастет из-за изменения климата.

Кроме того, расширение выращивания сорго, например, в Испании может создать новые экономические возможности для фермеров, снизив зависимость от импорта и стимулируя местное сельскохозяйственное производство. В Каталонии в 2023 году было произведено более 100 000 тонн сорго, более 90% предназначено для корма животных.

Сорго — это натуральный безглютеновый злак, что особенно актуально в пищевой промышленности. Его адаптивность и высокая питательная ценность делают его ключевой культурой для повышения продовольственной безопасности.

Растущий спрос на сорго для потребления человеком, который увеличится примерно на 6% в 2024 году, подчеркивает его потенциал для улучшения питания, особенно когда исследования приведут к появлению новых сортов сорго.

Ана И. Каньо-Дельгадо, руководитель группы, сказала: «Это исследование представляет собой значительную возможность для CRAG создать проекты по передаче технологий, стимулировать государственно-частное сотрудничество и продемонстрировать превосходную работу наших исследователей».

Эти три научных достижения исследователей CRAG не только прокладывают путь к более устойчивому и продуктивному выращиванию сорго, но и знаменуют важный шаг вперед в решении глобальных проблем продовольственной безопасности и питания. Более того, эти открытия актуальны для других основных культур, таких как кукуруза, пшеница и рис, поскольку они также содержат брассиностероидные сигнальные пути. Это создает возможность для климатически умного сельского хозяйства с более устойчивыми и устойчивыми сортами.