Привычные для нас культуры сельскохозяйственных растений, которые мы каждый день видим на рынке и в магазине, появились не сами собой. Это результат многолетней, а порой и десятилетней работы по селекции и одомашниванию диких представителей флоры нашей планеты.
И если с культурными растениями идёт постоянная и серьёзная работа, то с их дикими предками ситуация несколько иная. Зачастую о них вспоминают при необходимости забора свежих образцов и используют как естественное хранилище генов. Однако всё чаще наука сталкивается с необходимостью уделять всё больше внимания именно базовому генофонду. Потому что если вымрут дикие предки культурных растений, человечество может потерять фундамент пищевой безопасности.
Фотографии культурных кумкватов (F. crassifolia / F. japonica) и их плантации
В недавней работе Пекинского университета в Китае группой учёных (Нан Ван, Шуо Цао, Чжунцзе Лю, Хуа Сяо, Цзяньбин Ху, Сяодун Сюй, Пэн Чен, Жияо Ма, Джунли Е и Лиджун Чай), было проведено тематическое исследование цитрусовых рода Fortunella (более известная как Кумкват) в рамках работы под названием «Сохранение генома диких родственников сельскохозяйственных культур». Были отобраны 73 образца (19 образцов культурных кумкватов и 54 образца диких). Сбор производился в основных производственных районах и связанных с ними провинциях (Гуанси, Хунань, Цзянси, Фуцзянь и Чжэцзян.)
На основе анализа 396 географических записей (151 культурных и 245 диких образцов) из Китайского виртуального гербария, было выявлено пересечение экологических ниш на 58%. То есть места распространения диких культур по большей части совпадают с местами культивирования одомашненных растений. Целью исследования было выявить состояние генов диких и культурных растений и оценить степень их взаимного влияния.
В результате проведённой работы были выявлены следующие факты.
Во-первых, популяция диких кумкватов уменьшилась.
Во-вторых, генный анализ подтвердил опасения учёных относительно миграции генов.
Несмотря на попытки изолировать культурные растений от окружающей среды, полногеномный анализ подтвердил значительную миграцию генов от культурных особей к диким. Некоторые сорта диких кумкватов приобрели от своих культурных потомков более 25% своих нынешних генов!
В-третьих, исследования выявили повышение у диких кумкватов уровня инбридинга, а у культурных Fortunella накопление серьёзной генетической нагрузки.
Инбридинг — это скрещивание организмов родственных форм. Приводит к уменьшению генетического разнообразия, и снижению способности к размножению. Генетическая нагрузка — накопление в генах летальных или сублетальных мутаций. Что в итоге может привести к падению способности культуры сопротивляться влиянию внешней среды и даже полному вымиранию.
Обобщив данные учёные пришли к выводу, что способность диких кумкватов самоочищаться методами естественного отбора в нынешних условиях уже не справляется. И были предложены следующие методы уменьшения риска вымирания:
- Создание специализированных изолированных хранилищ для живых особей диких видов, в том числе хранилищ для их ДНК и пыльцы.
- Разработка системы непрерывного мониторинга генов, для отслеживания ситуации.
- Пересадка особей диких видов из одного района в другой, для повышения генного разнообразия (однако данный способ всё ещё находится в режиме дискуссии, так как имеет возможные неблагоприятные последствия).
Исследования в области сохранения диких видов растений продолжаются. Но уже сейчас очевидно, что предкам одомашненных культур необходима всесторонняя защита и внимание.
Источник:
PLOS Genetics