Мир учёных: Селекция сделала европейскую пшеницу климатически неустойчивой

Многолетняя работа селекционеров, стремящихся вывести наиболее урожайные сорта, привела к снижению генетического разнообразия пшеницы и ее устойчивости к климатическим изменениям, пишут европейские ученые в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Продовольственная безопасность во многом определяется урожайностью основных сельхозкультур. Изменение климата ведет к изменениям погоды, и, как следствие, непостоянству урожая и цен на продукты, а значит, и их доступности. Неуверенность в том, что продукты питания будут по карману, вызывает волны миграции и политическую нестабильность. На сегодняшний день методы селекции позволяют обеспечить достаточный уровень урожайности пшеницы в текущих климатических условиях, но климат меняется и многие популярные сорта могут стать недостаточно урожайными.

Европа выращивает одну пятнадцатую часть мировых объемов пшеницы. Климатические изменения объясняют 31-51 процент отклонений от среднего значения урожайности пшеницы в Западной Европе и 23-66 процентов в Восточной. В южной части Европы климатические изменения отвечают за 15-45 процентов колебаний урожайности в Италии и Греции, а в южной Испании — более 75 процентов. Однако устойчивость этих культур к климатическим изменениям в Европе изучили только сейчас.

Хелена Кахилуото (Helena Kahiluoto) из Технологического университета Лаппеэнранта с коллегами из других европейских университетов проанализировали данные об урожайности пшеницы в девяти странах — Финляндии, Дании, Германии, Бельгии, Чехии, Франции, Словакии, Италии и Испании. Полный набор данных состоял из почти 11 тысяч чисел — количестве собранной с гектара пшеницы, которым были сопоставлены данные о температуре, влажности, времени и других параметрах. Ученые использовали данные о 991 сорте озимой и яровой пшеницы, пшеницы твердых сортов, которые были выращены в период с 1991 по 2014 годы, в 636 местностях девяти стран, а также данные о погоде в областях их выращивания в восьми странах. На первом этапе исследования ученые выбрали факторы изменения климата, которые оказывают наибольшее влияние на урожай (влажность, минимальные температуры в разные времена года, перепады температур). Затем они количественно оценили влияние климатических факторов на урожайность.

Снижение устойчивости пшеницы к климатическим изменениям в странах Европы. Зеленой пунктирной линией обозначено разнообразие культур, красной - реакция на критические факторы погоды.

Helena Kahiluoto et al., / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018

Ученые обнаружили, что устойчивость пшеницы к изменениям погоды начала ухудшаться в начале 2000-х годов, причем сильнее всего этот эффект был выражен в Чехии, где он становится заметен с 2002 года. В Германии спад начался в 2003 году, в Испании — в 2005 или даже раньше (данных до этого года нет), в Словакии — в 2006 году, а Дании — в 2009. Финляндия оказалась единственной страной, где устойчивость пшеницы к климатическим переменам росла, хотя разнообразие культур в этой стране было наименьшим. Особенно резкой оказалась отрицательная ответная реакция всех культур во всех странах на повышение влажности. Пшеница очень чувствительна к высокой влажности, которая благоприятна для распространения болезней.

Причиной плохой приспособленности растений к климатическим изменениям, по мнению ученых, является снижение генетического разнообразия. Селекция в пользу нескольких нужных характеристик культуры обедняет генофонд за счет исчезновения отсеянных аллелей. Генное разнообразие пшеницы начало снижаться после 1990-х годов. Исследователи связывают этот спад с увеличением количества мелких производителей пшеницы. Рост конкуренции заставил укоротить производственный цикл, не тратя время на технологические улучшения. Ученые обнаружили "пустыни" генного разнообразия в Чехии, Германии, Италии и Испании.

Авторы исследования утверждают, что современные методы селекции стоит пересмотреть, так как они не подходят для все менее предсказуемых изменений климата. Поэтому, по мнению ученых, правительствам необходимо сделать более гибким регулирование работы селекционеров и организовать постоянный обмен данными об урожайности сельхозкультур и их устойчивости к климатическим изменениям. Производителям, считают авторы статьи, стоит уделять больше внимания выбору культур, которые они выращивают. Тем не менее, для понимания генетических основ урожайности и устойчивости к погодным условиям требуются дальнейшие исследования.

Ученые уже сообщали о подобных случаях уменьшения биоразнообразия из-за искусственного отбора. Например, селекционеры кукурузы в Северной Америке вывели культуру с высокой урожайностью, но плохой приспособленностью к изменениям условий среды.

Алина Кротова