Хлопок вплетен в саму ткань нашей жизни: от мягких футболок до удобных джинсов и уютных простыней. Это ведущее в мире возобновляемое текстильное волокно и основа мировой промышленности стоимостью в миллиарды долларов.

По мере усиления изменения климата фермеры, выращивающие хлопок, сталкиваются с растущими проблемами, связанными с засухой и жарой. Однако новые исследования дают надежду на создание более устойчивых сортов, которые смогут сохранять высокие урожаи даже в условиях нехватки воды.

Междисциплинарная группа исследователей изучила, как различные растения хлопчатника реагируют на засуху на генетическом уровне, в исследовании, недавно опубликованном в журнале The New York Times. Журнал биотехнологии растений. Они выращивали 22 сорта горного хлопчатника (Gossypium hirsutum L.) в пустынном регионе Аризоны, подвергая половину растений условиям засухи. Анализируя гены и физические характеристики растений, ученые открыли некоторые интересные факты о механизмах борьбы хлопка с засухой.

Они обнаружили, что два ключевых регуляторных гена, GhHSFA6B-D и GhDREB2A-A, играют решающую роль, помогая хлопчатнику справляться с водным стрессом, сохраняя при этом производство клетчатки. Эти гены действуют как дирижеры оркестра, координируя деятельность сотен других генов, участвующих в реакции на засуху и развитии волокон.

«Мы были рады обнаружить эту прямую связь между устойчивостью к стрессу и поддержанием выхода волокна», — сказал соавтор, доктор Эндрю Нельсон, доцент Института Бойса Томпсона. «Похоже, что со временем хлопковые заводы развили этот механизм регулирования, который помогает им справляться с засушливыми условиями, продолжая производить волокна, которые так важны с экономической точки зрения».

Одно из наиболее интригующих открытий связано с геном GhIPS1-A, который производит фермент, важный для синтеза соединений, защищающих растения от стресса, вызванного засухой. Исследователи обнаружили, что только одна копия этого гена, унаследованная от африканских предков хлопчатника, реагирует на GhHSFA6B-D. Это говорит о том, что способность хлопка справляться с засухой имеет древние корни, предшествовавшие его одомашниванию.

Еще более интересно то, что команда обнаружила крошечную генетическую вариацию рядом с геном GhIPS1-A, которая, по-видимому, влияет на то, насколько хорошо хлопок сохраняет урожайность в условиях ограниченности воды.

«Это единственное изменение буквы ДНК было связано с более высоким производством клетчатки у растений, страдающих от засухи», — объяснил соавтор, доктор Дьюк Паули, доцент Университета Аризоны. «Такие небольшие генетические различия могут стать ценной целью для селекционеров, стремящихся вывести более устойчивые сорта хлопка».

Поскольку изменение климата приводит к более частым и сильным засухам во многих регионах, где выращивается хлопок, решающее значение имеет выведение сортов, которые могут расти при меньшем количестве воды. Это исследование дает ценную информацию и определяет генетические цели, которые помогут направить усилия по разведению.

Более того, исследование подчеркивает важность сохранения разнообразных сортов хлопка. Диапазон реакций на засуху, наблюдаемый среди 22 исследованных типов, подчеркивает, насколько важно генетическое разнообразие для адаптации сельскохозяйственных культур к изменяющимся условиям.

В мире, сталкивающемся с растущими экологическими проблемами, понимание того, как наши самые важные растения реагируют на стресс на молекулярном уровне, становится более важным, чем когда-либо. Это исследование расширяет наши научные знания и прокладывает путь к более устойчивому и устойчивому сельскому хозяйству перед лицом изменения климата.