„Генетична златна мина“, която може да помогне на културите да преживеят глобалното затопляне, беше открита – в най-сухата пустиня в света.
Растенията, растящи в пустинята Атакама в северната част на Чили, държат ключа за справянето с изменението на климата, според ново изследване.
Те са развили гени, които им позволяват да процъфтяват в най-подобния на Марс регион на Земята.
Повечето са тясно свързани с основни храни като зърнени храни, бобови растения и картофи.
Това отваря вратата за проектиране на по-устойчиви плодове и зеленчуци, казват учени.
Водещият автор професор Глория Коруци от Нюйоркския университет казва: „В ера на ускорено изменение на климата е от решаващо значение да се разкрие генетичната основа за подобряване на производството и устойчивостта на културите при сухи и бедни на хранителни вещества условия.
Крайбрежната пустиня – притисната между тихоокеанското крайбрежие и планините Анди – е сухо плато. И все пак през пролетта малко кътче е покрито с килим от цветя. Лилавата pata de guanaco и жълтата ananuca са сред повече от 200–тата вида растения, които процъфтяват на това място.
Те оцеляват в негостоприемна среда, където падат средно само 0,01 сантиметра валежи годишно.
Другите видове включват треви, едногодишни и многогодишни храсти.
Мескитните дървета, елдата, папратите и черният градински чай имат дълбоки корени и месести листа, които задържат влагата.
Най-устойчивите растения на Земята
Сега международен екип стига до дъното на явление, което озадачава учените от десетилетия.
Те създават несравнима „естествена лаборатория“, която идентифицира специфичните гени и микроби, които захранват най-устойчивите растения на планетата.
Надеждите са, че констатациите в Proceedings of the National Academy of Sciences ще помогнат за изхранването на света през следващите десетилетия.
Водещият автор проф. Родриго Гутиерес от Папския католически университет в Чили казва: „Нашето изследване на растенията в пустинята Атакама е пряко свързано с региони по света, които стават все по-сухи, заради фактори като намалени количества валежи, екстремни температури, и сол във водата и почвата, представляващи значителна заплаха за глобалното производство на храни.
Растенията също трябва да се справят с голяма надморска височина, ниска наличност на хранителни вещества в почвата и изключително висока слънчева радиация.
За период от десет години изследователите събират, етикетират и замразяват 32-те най-доминиращи растения.
Те са взети от 22 места в пустинята в различни растителни зони и на всеки 100 метра надморска височина.
Пробите са изпратени в лабораторията на проф. Гутиерес в Сантяго, където персоналът картографира тяхното ДНК.
Някои растат там, където температурите варират с повече от 50 градуса през деня и ноща – или е имало много висока радиация.
Други са открити в почва, която е предимно пясък и няма хранителни вещества – като единственият годишен дъжд пада за няколко дни.
Анализът показа, че някои видове развиват стимулиращи растежа бактерии близо до корените си.
Адаптивната стратегия оптимизира приема на азот – критичен за растежа – в бедните на хранителни вещества почви на Атакама.
След това гените, чиито протеинови последователности са адаптирани, бяха идентифицирани чрез сравняване на растенията с 32 подобни „сестрински“ вида.
Това беше направено чрез техника, наречена филогеномика, която реконструира родословното дърво на организма.
Проф. Корузи казва за констатациите, публикувани в Proceedings of the National Academy of Sciences: „Целта беше да се използва това еволюционно дърво, базирано на геномни последователности, за да се идентифицират промените в аминокиселинните последователности, кодирани в гените, които поддържат еволюцията на растенията на Atacama и адаптация им към пустинните условия.
Някои от речните корита в Атакама са сухи от около 120 000 години.
Съавторът д-р Гил Ешел от NYU казва: „Този интензивен изчислително геномен анализ включва сравняване на 1 686 950 протеинови последователности в повече от 70 вида.
„Използвахме получената суперматрица от 8 599 764 аминокиселини за филогеномна реконструкция на еволюционната история на видовете Atacama.
Изследването идентифицира 265 кандидат-гена, чиито промени в протеиновата последователност са избрани от еволюционни сили.
Тези мутации могат да лежат в основата на адаптацията на растенията към пустинните условия.
Те включват гени, участващи в отговора на светлината и фотосинтезата, което може да позволи на растенията да се адаптират към екстремната радиация.
По подобен начин изследователите разкриват гени, участващи в регулирането на реакцията на стрес, сол, детоксикация и метал.
Те може да са свързани с издържане на среда, бедна на хранителни вещества.
Съавторът д-р Вивиана Араус, член на лабораторията на проф. Гутиерес, казва: „Изучавайки екосистема в естествената й среда, успяхме да идентифицираме адаптивни гени и молекулярни процеси сред видовете, изправени пред обща тежка среда.
Проф. Гутиерес казва: „Повечето от растителните видове, които характеризирахме в това изследване, не са били изследвани преди.
„Тъй като някои растения на Атакама са тясно свързани с основни култури, включително зърнени храни, бобови растения и картофи, идентифицираните от нас гени-кандидати представляват „генетична златна мина“ за създаване на по-устойчиви култури, основна необходимост, като се има предвид засиленото опустиняване на нашата планета.
Източник: GoodNewsNetwork
