Выявление механизмов, стоящих за способностью выживать в столь сложных условиях, — задача, которая сегодня важнее, чем когда-либо прежде. Ее решение может подарить нам способ выращивания продуктов питания в мире, который с каждым годом становится все жарче и суше .
В новом исследовании, опубликованном в PNAS, группа американских и чилийских биологов описала некоторые из этих уловок, обнаружив генетические основы адаптаций, позволяющих растениям процветать даже в экстремальных условиях пустыни Атакама.
Исследователи секвенировали геномы 32 видов растений, наиболее успешно растущих в пустыне, и затем сравнили их с 32 близкородственными видами из других мест, ни один из которых не отличался генетической адаптацией к окружающей среде Атакамы.
Фото: Мелисса Агилар
Цель состояла в выявлении изменений в аминокислотных последовательностях, закодированных в генах, которые обусловили адаптацию растений Атакамы к условиям пустыни.
Это сравнение — пример того, что называется филогеномикой, — дало 265 отобранных генов, которые коррелировали с мутациями, которые могут дать преимущества в пустыне Атакама.
Дальнейший анализ показал, что 59 из этих генов также обнаруживаются в одном из наиболее изученных модельных организмов в биологии растений, резуховидка, или резушка (лат. Arabidopsis), в котором они были связаны с физиологическими и молекулярными процессами, способными повысить устойчивость растений в экстремальных условиях окружающей среды. Другими словами, уже известно, что гены, выявленные у растений пустыни Атакама, позволяют резушке противостоять высокому радиационному и температурному стрессу, регулировать развитие цветков и время цветения, помогают защищаться от патогенов и способствуют усвоению воды и питательных веществ.
Это похоже на универсальный набор инструментов эволюции, предназначенный для выживания в одной из самых негостеприимных сред на Земле, и хорошая новость заключается в том, что часть этой же генетики можно найти и у пищевых культур. Это означает, что мы можем лучше понять, какие культуры следует сажать, когда мир становится теплее, а также как лучше всего их разводить и видоизменять, готовя к непростому будущему.
«Поскольку некоторые растения Атакамы тесно связаны с основными пищевыми культурами, в том числе зерновыми, бобовыми и картофелем, выявленные нами гены-кандидаты представляют собой генетическую золотую жилу для создания более устойчивых культур, что является насущной необходимостью, с учетом растущего опустынивания нашей планеты» — так прокомментировал работу старший автор, биолог Родриго Гутьеррес из Папского католического университета Чили.
Марсианские почвы крайне иссушены, поэтому пустыня Атакама в Чили — самое засушливое место на Земле — подробно изучается в качестве аналога почв Марса по такому параметру, как почти полное отсутствие влаги.
По материалам Science Alert
Читайте также:
В пустыне Атакама тысячу лет назад выращивали кукурузу, используя азотные удобрения
Пустыня Атакама: самое сухое место в мире
