Nowe dane na temat ewolucji i adaptacji upraw zwiększają bezpieczeństwo żywnościowe
Ogromne zróżnicowanie warunków uprawy roślin w całej Europie wymaga stosowania odmian roślin przystosowanych do radzenia sobie z nowymi szkodnikami i chorobami, a także zmiennymi warunkami pogodowymi, dostosowanych przy tym do wymagań rynku. Gwałtowny wzrost liczby ludności na świecie, a także postępujące zmiany klimatu zagrażają bezpieczeństwu żywnościowemu. W związku z tymi wyzwaniami powstał finansowany przez Unię Europejską projekt WHEALBI, którego celem było usprawnienie produkcji pszenicy i jęczmienia oraz wprowadzenie nowych odmian wraz z innowacyjnymi systemami ich upraw. Naukowcy skupieni wokół projektu połączyli osiągnięcia w zakresie genomiki, genetyki oraz agronomii w celu zebrania i zestawienia danych dotyczących ponad tysiąca linii genetycznych pszenicy i jęczmienia. Dane te zostaną wykorzystane na potrzeby programów hodowli i zarządzania uprawami. Ocena różnorodności upraw i linii hodowlanych Z racji tego, że każda roślina zawiera tysiące genów, skuteczne opracowywanie nowych odmian, które pozwalają hodowcom na wyposażenie roślin w zestaw nowych cech, jest zarówno złożone, kosztowne, jak i czasochłonne. Co więcej, hodowcy często starają się przewidywać potrzeby rolników, konsumentów oraz środowiska naturalnego z wyprzedzeniem kilku lat. Biorepozytoria, nazywane czasem „bankami zasobów genowych”, pozwalają na uproszczenie tego procesu, pełnią bowiem rolę banków nasion, gromadząc zbiory roślin uprawianych zgodnie z zasadami identyfikowalności, a także nasiona przechowywane w celu dystrybucji przez co najmniej 10 lat. Różnorodność gatunkowa, połączona z rozwiązaniami sekwencjonowania genomu nowej generacji, pozwala na charakteryzację roślin na nieosiągalnym dotychczas poziomie, co stanowi niezwykle ważną pomoc dla hodowców. Zasoby genowe zgromadzone w ramach projektu WHEALBI zostały scharakteryzowane zarówno w terenie (w szkółkach) w szeregu lokalizacji zapewniających zróżnicowanie klimatyczne, obejmujących miejsca od Szkocji, aż do Izraela, a także przy pomocy platform fenotypowych do skanowania całych genomów roślin w celu znalezienia konkretnych cech. W ramach tych działań naukowcy poszukiwali i badali sygnatury selekcji adaptacyjnej, a następnie identyfikowali allele genów kandydujących w celu ujawnienia nowych zmian powiązanych z konkretnymi fenotypami. „Skutecznie udało nam się zgromadzić wszystkie możliwe do uzyskania dane na temat 1 024 przebadanych odmian, obejmujące przede wszystkim informacje dotyczące cech adaptacyjnych, które zwiększają odporność na choroby, a także na trudne warunki klimatyczne, na przykład mróz i suszę”, twierdzi Gilles Charmet, koordynator projektu. Badacze zajmujący się agronomią byli w stanie przeprowadzić badania genetyczne na szeregu odmian, mieszczących się w obserwowanym zakresie różnorodności, w różnych systemach upraw, obejmujących między innymi uprawę bezorkową (uprawę konserwującą) oraz hodowlę ekologiczną. Uzyskany w ten sposób publicznie dostępny zbiór linii wsobnych pszenicy i jęczmienia (materiałów roślinnych zebranych w jednym czasie) wraz z danymi geograficznymi oferuje wyjątkową możliwość dostępu do historii życia, informacji na temat cech oraz fenotypów tych upraw. W ramach projektu WHEALBI pozyskane zostały również dane dotyczące egzonu – części odpowiedzialnej za kodowanie genomu – dla różnorodnych odmian jęczmienia i pszenicy, przede wszystkim jednak dla odmian ozimych, dopasowanych do warunków panujących w Europie. Druga zielona rewolucja? W ramach projektu naukowcy scharakteryzowali nowe systemy zarządzania uprawami, oceniając ich wpływ gospodarczy zarówno na poziomie poszczególnych gospodarstw rolnych, jak i całej Unii Europejskiej. Osiągnięcia projektu mogą doprowadzić do powstania bardziej konkurencyjnego przemysłu rolnego w Europie, oferującego większe plony oraz korzyści płynące z eksportu, przy jednoczesnym obniżeniu kosztów oraz zwiększonej wydajności przetwarzania. Dzięki zmniejszeniu wykorzystania zasobów naturalnych poprzez wprowadzenie odmian roślin zapewniających wyższe plony i większą odporność na choroby hodowla roślin może pomóc w zwiększeniu bezpieczeństwa łańcucha żywnościowego. Ponadto takie podejście może przynieść korzyści dla środowiska w związku z mniejszym wykorzystaniem pestycydów, a także zwiększeniem bioróżnorodności. Dodatkowo innowacje opracowane w ramach projektu nie tylko pozwolą na poprawę jakości, smaku, wygody oraz sezonowości żywności, ale także zaoferują korzyści dla zdrowia związane z nowymi odmianami, takimi jak na przykład owies ze zwiększonym poziomem antyoksydantów. Większość zbiorów zgromadzonych w ramach projektu WHEALBI została udostępniona na specjalnej witrynie internetowej. „Każdy naukowiec lub hodowca może poprosić o nasiona do własnych eksperymentów i bez problemu wykorzystywać je do badań lub hodowli”, mówi Charmet.
Słowa kluczowe
WHEALBI, dostosowywanie upraw, bezpieczeństwo żywnościowe, pszenica, jęczmień, genom, biorepozytoria, banki nasion, zmiany klimatu, populacja
