Поживна просо, вирощена в основному в Західній Африці, може бути генетично покращена для масштабного землеробства в Саудівській Аравії.
Університетом науки і техніки короля Абдулли
Врожай африканського проса можна покращити для зростання в посушливих і сухих землях Саудівської Аравії, використовуючи інформацію про його геном. Фоніо вже добре пристосований до цього середовища, але він ще не був одомашнений, як основні зернові культури, такі як пшениця, рис та кукурудза. Вибір генів може призвести до вищого врожаю та збільшення зерна.
"На Аравійському півострові проживає 80 мільйонів людей, і йому потрібно імпортувати 90 відсотків їжі", - каже вчений з рослин KAUST Саймон Краттінгер, який керував дослідженням. "Основні зернові культури, які забезпечують 50 відсотків наших добових калорій, не можуть вирощуватися в цьому регіоні стабільно через відсутність прісної води, поганий грунт і високі температури".
«Фоніо - це дивовижна і поживна рослина, яка процвітає в жарких, сухих регіонах з бідними грунтами. Наша довгострокова мета - вдосконалити просо фоніо, зберігаючи його надзвичайні властивості ", - пояснює Краттінгер.
Дослідники КАУСТ разом із міжнародною групою вчених проаналізували геноми одомашнених та диких рослин просо-фоніо з усієї Африки, а потім порівняли їх з геномами інших важливих зернових культур.
Аналізи виявили два гени, які були відібрані у fonio. Один із цих двох генів, який називається DeGs5-3A, дуже схожий на ген у рису, який регулює ширину та масу зерна. Це показало повну втрату різноманітності в одомашненому фоніо, що свідчить про те, що рослини з цим активним геном були штучно відібрані для отримання більших зерен.
Встановлено, що інший ген, який називається DeSh1-9A, мутував у деяких одомашнених сортах фоніо і подібний до іншої мутації в одомашненому африканському рисі. Мутація зменшує втрати насіння через процес, який називається поломкою: це вигідно для диких сортів, оскільки забезпечує розповсюдження насіння та природний посів у навколишнє середовище, але зменшує врожайність вирощуваних культур.
Також було виявлено, що інші варіанти генів, відібрані у основних зернових культурах, демонструють нуклеотидну послідовність, подібну до дикої рослини у фоніо. "Модифікація цих генів, наприклад, за допомогою редагування геному, може суттєво покращити фоніо, виробляючи насіння більше, не ламаючи насіння", - говорить Майкл Абрук, докторант KAUST. "Нашою наступною метою є отримання врожаю фоніо, який має всі властивості сучасної крупи, але зберігає посухостійкість, швидке дозрівання та здатність рости на піщаних грунтах".
Дослідники також визначили фактори, які вплинули на генетичне різноманіття фоніо в Африці. "Адаптація до клімату не стала великим сюрпризом", - говорить к.т.н. студент Ханін Ахмед. "Сорт фоніо, вирощений у районі Сахель в Малі, вимагає інших властивостей, ніж сорт, вирощений у субтропічних районах півдня Того". Однак виявлений зв’язок між генетичними закономірностями фоніо та етнолінгвістичними угрупованнями в Африці був вражаючим. Наприклад, були помітні генетичні відмінності між сортами фоніо, зібраними з північного та південного Того. Хоча частково пов'язане з кліматом, це різноманіття, ймовірно, також спричинене культурними відмінностями, які обмежують обмін насінням між фермерами у двох регіонах.
"Фоніо - це напівдомашня культура, яка демонструє певну адаптацію до сільськогосподарської практики", - говорить Краттінгер. "Удосконалення фоніо може призвести до появи нових злаків, які можна вирощувати широко і стійко в гарячих сухих умовах".