Naukowcy podpowiadają hodowcom, który jęczmień jest najlepszy na suszę

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.

Przeczytaj:  Zero west, czyli jak wyhodować wiosenną zieleninę z resztek warzyw

"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.

Przeczytaj:  Prawie 500 gatunków pszczół żyje w Polsce. Czy uratuje je szczepionka?

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.

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.

Warto wiedzieć:  5 powodów, dla których warto wyjść na spacer do lasu

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.

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: https://www.suscrop.eu/projects-first-call/barista