По мнению исследовательской группы, возглавляемой профессором Университета штата Айова, усилия по выведению более адаптируемых культур выигрывают от тестирования мест с широким диапазоном погодных условий.

Недавнее исследование, опубликованное в Журнал экспериментальной ботаники — это последняя работа профессора агрономии Цзяньмин Ю, исследующая фенотипическую пластичность, то есть несопоставимые способы реакции растений в разных средах. Лучшее понимание генетических и экологических основ пластичности может помочь ученым и селекционерам создавать гибриды, адаптированные к их местоположению и способные адаптироваться к сложным условиям.

«Наше исследование действительно имеет широкое значение для изменения климата, устойчивого развития и точного земледелия», — сказал Ю, заслуженный руководитель селекции кукурузы и директор Центра селекции растений имени Рэймонда Ф. Бейкера.

В определенной степени исследование подтвердило, что Средний Запад является идеальным регионом для экспериментов над новыми сортами, отчасти благодаря нестабильной погоде, сказал Ю.

«У компаний-производителей семян есть места селекции по всему Кукурузному поясу, и исторически мы знаем, что некоторые испытательные площадки кажутся более успешными и не оказываются на плахе после слияния компаний. Реальных исследований по этому поводу не проводилось. это всего лишь предположение», — сказал он. «Но если вы хотите получить максимальную вариативность, это хорошее место для сбора данных. Местоположение имеет значение».

В исследовании были изучены данные о 174 растениях риса, выращенных в девяти различных сочетаниях участков и вегетационных периодов по всей Азии с 2007 по 2009 год, и 237 растениях сорго в девяти различных участках и сезонах в Айове, Канзасе и Пуэрто-Рико с 2011 по 2016 годы.

В предварительном анализе тех же данных, включая исследования 2018, 2020 и 2022 годов, Ю и его коллеги искали сигналы окружающей среды, связанные с характеристиками растений. Например, исследователи установили для обеих культур экологический индекс, который предсказывает время цветения, и на этом анализе основана новая статья.

«На этот раз мы сместили акцент на то, может ли то, что вы наблюдаете, зависеть от конкретных примеров, с которыми вы сталкиваетесь с точки зрения окружающей среды», — сказал Ю.

Сравнивая небольшие подмножества данных с общей выборкой (анализ, включавший множество моделей), исследователи обнаружили, что они могут точно экстраполировать данные на четыре или более сред. Но средний диапазон окружающей среды, показатель изменчивости условий, служил еще лучшим индикатором.

«Хотя оба фактора имеют решающее значение, наши результаты показали, что соображениям, ведущим к увеличению среднего диапазона окружающей среды, следует уделить приоритетное внимание при разработке исследования», — сказал Тинтин Го, профессор Сельскохозяйственного университета Хуачжун, один из руководителей исследования.

Исследователи обнаружили, что даже два испытательных полигона могут дать точные прогнозы, если их условия окружающей среды разнообразны и экстремальны. Дополнительное моделирование, основанное на исторических данных о погоде и различных датах посадки, использовалось, чтобы показать распределение потенциальной изменчивости окружающей среды для каждого участка.

«Это дает заводчикам некоторые практические рекомендации по распределению ресурсов и оптимизации испытательных площадок», — сказал Ю.

Ю сказал, что его исследовательская группа продолжит изучение фенотипической пластичности, в основном путем дальнейшего изучения существующих результатов полевых испытаний. Он считает, что использование пластичности необходимо для того, чтобы сделать сельское хозяйство более устойчивым перед лицом изменения климата.

«Мы анализируем данные разными способами и с разных точек зрения, чтобы генерировать знания, применимые к принятию решений в реальном мире», — сказал он.