Генетични открития

Пшеницата и ечемикът са поддържали човешката цивилизация за повече от 10 000 години, адаптирайки се към нови среди, докато земеделието се разпространяваше по континентите.

Сега, изследователи са открили генетични подобия между тези древни култури, които биха могли да помогнат за разработването на сортове, които са по-добре подготвени да устояват на суша и други екологични предизвикателства.

Възстановяване на древни растителни геноми

Изследователи от INRAE, Университета на Клермон Оверн и CNRS сравниха геномите на 84 съвременни видове цветящи растения, възстановявайки 10 прадавни генома, чиито възраст се оценява на над 200 милиона години. Тези възстановени геноми, наречени палеогеноми, разкриват как генетичният материал беше организиран в древните растения и кои гени са останали консервирани през еволюцията.

Учените идентифицираха гени, които запазват подобни биологични функции през различните видове. Такива подобия биха могли да помогнат на изследователите да разберат важни селекционни характеристики, включително устойчивостта на суша, времето на цъфтеж и продуктивността. Научните им открития бяха публикувани в списание Molecular Plant през септември 2026 година, продължавайки предишни подходящи изследвания, публикувани в Nature Plants през ноември 2025 година.

Десет хиляди години адаптация

Пшеницата и ечемикът бяха особено ценни за това изследване, защото и двете бяха доместицирани в Родопска плодородна централа преди повече от 10 000 години. С разширяването на земеделието, тези зърнени култури се сблъскаха с променящи се температурни условия, дъждовни образци и условия за отглеждане.

Изследователите сравниха 1 420 съвременни сортове пшеница и ечемик, представляващи генетичното разнообразие от целия свят, заедно с древни останки от пшеница на около 5 000 години. Тяхният анализ откри около 100 генетични варианта, подчертани за техния потенциална важност за адаптация.

То също показа доказателства за сходно избиране, при което различни култури развиват или запазват подобни генетични характеристики под сходни екологични налягания. В пшеницата отборът потвърди участието на три гена, предишно характеризирани в други видове растения.

Два от тях влияят върху добива и времето за цъфтеж, докато третият участва в епигенетично регулиране, което влияе върху активността на гените без да променя подлежащата ДНК последователност.

Общи гени и климатична устойчивост

Едно важно откритие беше, че пшеницата и ечемикът показват наслагващи се генетични реакции, въпреки различните си еволюционни истории. Изследователите откриха признаци на селекция, свързана със земеделската продуктивност и адаптация към екологичен стрес.

Въпреки това, те също така откриха генетични разлики между популациите от различни географски региони. Тези открития подсказват, че сравняването на свързани култури може да разкрие полезни генетични характеристики, които иначе биха останали незабелязани.

Жером Салс, директор на изследвания в INRAE, обясни, че прегледът на генетичните промени по време на доместикация може да помогне за идентифициране на варианти, които се повтарят при селекция в среди с подобни климатични ограничения. Подобни познания може да подпомогнат програмите за селекция в отговор на изменящата се климатична обстановка.

Нови инструменти за селекция на култури

Изследователските екипи разработиха също два свободно достъпни инструмента, които помагат на учените да изследват еволюцията на растенията. Възстановяването на прадавни геноми, или AGR, позволява на изследователите да сравняват съвременните геноми и да възстановяват прадавни генетични структури.

OrthoViewer предоставя информация за консервираните гени на 84 важни земеделски видове растения. Неговата база данни включва 1 142 гена, чиито биологични функции и земеделска релевантност вече са били описани в научната литература.

Тези ресурси биха могли да помогнат на селекционерите да идентифицират обещаващи генетични варианти и да прехвърлят получените знания от едно културно растение в изследванията на друго.

Какво следва

Изследователите разширяват изследванията си към други големи зърнени култури, включително ориз, царевица и сорго. Въпреки че откритията веднага не произвеждат устойчиви на суша сортове, те предлагат потенциални генетични цели за бъдеща селекция. Допълнителни експерименти ще бъдат необходими, за да се установи как отделни варианти влияят върху продуктивността на реколтата при реални селскостопански условия.

Като съчетават древната еволюционна история с модерни генетични анализи, учените набират нови начини да изследват характеристиките, които биха могли да направят земеделието по-устойчиво на променящия се климат.