Drevne tajne usjeva

Pšenica i ječam održavaju ljudsku civilizaciju više od 10.000 godina, prilagođavajući se novim okruženjima kako se poljoprivreda širila kontinentima.

Istraživači su sada otkrili genetske sličnosti među tim drevnim kulturama koje bi mogle pomoći u razvoju sorti bolje prilagođenih podnošenju suše i drugih okolišnih izazova.

Rekonstrukcija drevnih biljnih genoma

Istraživači s INRAE-a, Sveučilišta Clermont Auvergne i CNRS-a usporedili su genome 84 moderne vrste cvjetnica, rekonstruirajući 10 predačkih genoma koji datiraju više od 200 milijuna godina.

Ovi rekonstruirani genomi, poznati kao paleogenomi, otkrivaju kako je genetski materijal bio organiziran u drevnim biljkama i koji su geni ostali očuvani tijekom evolucije.

Znanstvenici su identificirali gene koji zadržavaju slične biološke funkcije kod različitih vrsta. Takve sličnosti mogle bi pomoći istraživačima da razumiju važne poljoprivredne osobine, uključujući toleranciju na sušu, vrijeme cvjetanja i produktivnost.

Njihovi nalazi objavljeni su u časopisu Molecular Plant u rujnu 2026., nadovezujući se na srodna istraživanja objavljena u časopisu Nature Plants u studenom 2025.

Deset tisuća godina prilagodbe

Pšenica i ječam bili su posebno vrijedni za ovo istraživanje jer su obje vrste pripitomljene na Plodnom polumjesecu prije više od 10 000 godina. Kako se poljoprivreda širila, ove su se žitarice susrele s promjenjivim temperaturama, obrascima oborina i uvjetima uzgoja.

Istraživači su usporedili 1420 modernih sorti pšenice i ječma koje predstavljaju genetsku raznolikost iz cijelog svijeta, uz drevne ostatke pšenice stare otprilike 5000 godina.

Njihova analiza identificirala je otprilike 100 genetskih varijanti istaknutih zbog njihove potencijalne važnosti u prilagodbi. Također je otkrila dokaze konvergentne selekcije, u kojoj različite kulture razvijaju ili zadržavaju slične genetske karakteristike pod usporedivim pritiscima okoliša.

Kod pšenice, tim je potvrdio uključenost tri gena prethodno karakterizirana kod drugih biljnih vrsta. Dva utječu na prinos i vrijeme cvjetanja, dok treći sudjeluje u epigenetskoj regulaciji, koja utječe na aktivnost gena bez promjene temeljnog slijeda DNK.

Zajednički geni i otpornost na klimu

Jedno važno otkriće bilo je da pšenica i ječam pokazuju preklapajuće genetske odgovore unatoč njihovoj različitoj evolucijskoj povijesti.

Istraživači su identificirali znakove selekcije povezane s poljoprivrednom produktivnošću i prilagodbom stresu okoliša. Međutim, također su pronašli genetske razlike između populacija iz različitih geografskih regija.

Ovi nalazi sugeriraju da bi usporedba srodnih kultura mogla otkriti korisne genetske karakteristike koje bi inače mogle ostati previđene.

Jérôme Salse, direktor istraživanja u INRAE-u, objasnio je da ispitivanje genetskih promjena tijekom domestikacije može pomoći u identificiranju varijanti koje su više puta odabrane u okruženjima koja se suočavaju sa sličnim klimatskim ograničenjima. Takva bi saznanja mogla poduprijeti programe oplemenjivanja koji odgovaraju na klimatske promjene.

Novi alati za oplemenjivanje usjeva

Istraživački timovi također su razvili dva slobodno dostupna alata koji pomažu znanstvenicima u istraživanju evolucije biljaka. Rekonstrukcija predačkog genoma, ili AGR, omogućuje istraživačima usporedbu modernih genoma i rekonstrukciju predačkih genetskih struktura.

OrthoViewer pruža informacije o konzerviranim genima u 84 poljoprivredno važne biljne vrste. Njegova baza podataka uključuje 1142 gena čije su biološke funkcije i poljoprivredna relevantnost već opisane u znanstvenoj literaturi.

Zajedno, ovi resursi mogli bi pomoći oplemenjivačima da identificiraju obećavajuće genetske varijante i prenesu znanje stečeno s jedne kulture u istraživanje druge.

Što slijedi

Istraživači proširuju svoja istraživanja na druge glavne žitarice, uključujući rižu, kukuruz i sirak. Iako nalazi ne proizvode odmah sorte otporne na sušu, nude potencijalne genetske ciljeve za budući uzgoj. Bit će potrebni dodatni eksperimenti kako bi se utvrdilo kako pojedinačne varijante utječu na performanse usjeva u stvarnim poljoprivrednim uvjetima.

Kombiniranjem drevne evolucijske povijesti i suvremene genetske analize znanstvenici otkrivaju nove načine istraživanja svojstava koja bi poljoprivredu mogla učiniti otpornijom na promjene klime.