Egy, még a nagy gazdasági világválság előtt megkezdett kísérletnek köszönhetően a kutatók pontosan meghatározták az árpa – a sör és a whisky alapanyaga – figyelemre méltó alkalmazkodóképességét biztosító géneket. Ezek a felismerések elősegítik a növény további fennmaradását a gyors éghajlatváltozás közepette.
Kritikus fontosságú azon gének azonosítása, amelyek megváltoztak, hogy megjósolhassuk, mely fajták fognak boldogulni az egyre melegebb hőmérsékleteknek, hosszabb aszályos időszakoknak és viharoknak kitett helyeken. A nemesítők már egy évszázaddal ezelőtt a kaliforniai Davisben a világ minden tájáról származó árpafajtákkal kezdtek el kísérletezni azzal a céllal, hogy az ottani körülményekhez alkalmazkodó fajtákat azonosítsanak.
A kísérletbe belevágó tudósok még nem tudták pontosan meghatározni, hogy mely gének teszik az árpát egy adott környezetben sikeressé és magas terméshozamúvá, de ma már több tízmillió genetikai változást tudunk vizsgálni egyetlen kísérletben a laboratóriumokban.
A Science című folyóiratban megjelent új tanulmányban több tucat olyan gént írtak le, amelyek hozzájárulnak az árpa alkalmazkodóképességéhez. Az azonosított gének közül néhány abban segít az árpának, hogy szaporodási folyamatait a tenyészidőszakban a legoptimálisabban időzítse.
Gének végzik a finomszabályozást
Túl korai vagy túl késői virágzás esetén a növény nem lesz képes magot termelni. Ahhoz, hogy a növények a maximális mennyiségű magot adják, egy nagyon szűk ablakban kell virágozniuk. Kaliforniában a növényeknek be kell fejezniük a virágzást, mielőtt a hosszú száraz időszak elkezdődik, különben nem áll rendelkezésre elég víz a magok előállításához. Ha azonban túl korán virágoznak, ki vannak téve a fagynak. A kutatók azonosították, hogy a genetika hogyan teszi lehetővé a virágzást pontosan a megfelelő időablakban: több gén a korai virágzást segíti, mások pedig csökkentik a késői virágzás esélyét.
Ezeknek a géneknek az azonosítása nem volt egyszerű, évtizedekig tarthat, mivel évente csak egy árpagenerációt lehet termeszteni. Szerencsére a tudósok hozzáfértek a kaliforniai Davisben 1929-ben indított kísérlethez, amely a világ egyik legrégebbi biológiai kísérlete. A kísérletet azért indították, hogy új árpafajtákat fedezzenek fel a kaliforniai piac számára.
Ahogy a fajták alkalmazkodnak, a terméshozam drámaian megnő
A kutatócsoport rájött, hogy a kísérletből származó magot „időgépként” lehet használni az alkalmazkodás folyamatának közvetlen megfigyelésére és a túlélést lehetővé tevő gének azonosítására. Az 58 tenyészidőszak alatt 15 000 genetikailag különböző növényegyedből egyetlen vonal alakult ki, amely a populáció 60%-át teszi ki, háromnegyed részben emberi szelekció nélkül. A kutatócsoport további vizsgálatokat tervez, hogy különböző éghajlatú területekről származó, hosszú távú kísérleti adatokat vizsgáljanak, hogy megértsék, hogyan alakul a virágzás időzítése.
Egy érdekes megfigyelést is tettek a tudósok. Ahogy a különböző helyekről érkező fajták alkalmazkodtak Észak-Kalifornia éghajlatához, a növények mindenféle emberi beavatkozás nélkül majdnem a duplájára növelték a terméshozamukat. Ez a növekedés azonban még mindig kisebb, mint amit a nemesítők kézi szelekciós stratégiával elérnek.
Más gabonafajokban is előrelépést hozhat a kutatás
Ennek oka, hogy a terméshozam versenyben állhat más tulajdonságokkal, például a gyors növekedéssel vagy a magas növéssel. A termelők olyan növényeket szeretnének, amelyek jól teremnek, de ez korlátozhatja a környezethez való alkalmazkodást. Mivel az árpa genetikailag hasonló a búzához, a rizshez és a kukoricához, az arra vonatkozó felismerések, hogy miként marad fenn ilyen változatos környezetben, felhasználhatók arra, hogy segítsenek ezeknek a többi gabonafélének alkalmazkodni az éghajlati szélsőségekhez.
Fotó: Pixabay
