Genomuri plantare antice

Grâul și orzul au susținut civilizația umană timp de peste 10.000 de ani, adaptându-se la medii noi pe măsură ce agricultura s-a răspândit pe continente.

Acum, cercetătorii au descoperit similarități genetice între aceste culturi antice care ar putea ajuta la dezvoltarea unor soiuri mai bine echipate pentru a rezista secetei și altor provocări de mediu.

Reconstruirea genomelor plantelor străvechi

Cercetătorii de la INRAE, Universitatea Clermont Auvergne și CNRS au comparat genomurile a 84 de specii moderne de plante înfloritoare, reconstruind 10 genomuri ancestrale care datează de acum mai mult de 200 de milioane de ani. Aceste genomuri reconstruite, cunoscute sub numele de paleogenomuri, dezvăluie modul în care materialul genetic era organizat în plantele străvechi și care gene au rămas conservate de-a lungul evoluției.

Oamenii de știință au identificat gene care păstrează funcții biologice similare în diferite specii. Astfel de similarități ar putea ajuta cercetătorii să înțeleagă trăsături agricole importante, ar fi toleranța la secetă, momentul înfloririi și productivitatea. Descoperirile lor au fost publicate în Molecular Plant în septembrie 2026, construind pe cercetările conexe publicate în Nature Plants în noiembrie 2025.

Zece mii de ani de adaptare

Grâul și orzul au fost deosebit de valoroși pentru această cercetare deoarece ambele au fost domesticate în Semiluna Fertilă acum peste 10.000 de ani. Pe măsură ce agricultura s-a extins, aceste cereale s-au confruntat cu temperaturi în schimbare, modele de precipitații și condiții de creștere. Cercetătorii au comparat 1.420 de soiuri moderne de grâu și orz reprezentând diversitatea genetică din întreaga lume, alături de resturi de grâu vechi aproximativ 5.000 de ani.

Analiza lor a identificat aproximativ 100 de variante genetice evidențiate pentru importanța lor potențială în adaptare. De asemenea, a dezvăluit dovezi ale selecției convergente, în care diferite culturi dezvoltă sau păstrează caracteristici genetice similare sub presiuni de mediu comparabile.

În grâu, echipa a confirmat implicarea a trei gene caracterizate anterior în alte specii de plante. Două influențează randamentul și momentul înfloririi, în timp ce a treia participă la reglarea epigenetică, care afectează activitatea genelor fără a schimba secvența de ADN subiacentă.

Gene comune și rezistență la climat

O descoperire importantă a fost că grâul și orzul prezintă răspunsuri genetice suprapuse în ciuda istoriilor lor evoluționiste distincte. Cercetătorii au identificat semne de selecție asociate cu productivitatea agricolă și adaptarea la stresul ambiental. Cu toate acestea, au descoperit și diferențe genetice între populațiile din diferite regiuni geografice.

Aceste descoperiri sugerează că compararea culturilor înrudite ar putea dezvălui caracteristici genetice utile care altfel ar putea rămâne neobservate. Jérôme Salse, director de cercetare la INRAE, a explicat că examinarea schimbărilor genetice în timpul domesticirii poate ajuta la identificarea variantelor selectate repetat în medii care se confruntă cu constrângeri climatice similare. Astfel de cunoștințe ar putea susține programele de ameliorare care răspund la schimbările climatice.

Noi instrumente pentru ameliorarea plantelor

Echipele de cercetare au dezvoltat de asemenea două instrumente accesibile gratuit pentru a ajuta oamenii de știință să investigheze evoluția plantelor. Reconstrucția genomului ancestral, sau AGR, le permite cercetătorilor să compare genomuri moderne și să reconstruiască structuri genetice ancestrale.

OrthoViewer oferă informații despre genele conservate din 84 de specii de plante importante din punct de vedere agricol. Baza sa de date include 1.142 de gene a căror funcție biologică și relevanță agricolă au fost deja descrise în literatura științifică. Împreună, aceste resurse ar putea ajuta amelioratorii să identifice variante genetice promițătoare și să transfere cunoștințe dobândite dintr-o cultură în cercetarea alteia.

Ce urmează

Cercetătorii își extind investigațiile la alte cereale majore, inclusiv orez, porumb și sorg. Deși descoperirile nu produc imediat soiuri rezistente la secetă, ele oferă ținte genetice potențiale pentru ameliorarea viitoare. Experimente suplimentare vor fi necesare pentru a stabili varianțele individuale afectează performanța culturilor în condiții agricole reale.

Combinând istoria evolutivă antică cu analiza genetică modernă, oamenii de știință obțin noi modalități de a investiga caracteristici care ar putea face agricultura mai rezistentă într-un climat schimbător.