Допомога виробникам у пошуку сортів картоплі, які більш стійкі до потенційного порушення зростання, спричиненого аномальною спекою, має вирішальне значення для забезпечення стійкості та прибутковості виробництва картоплі в Канаді, яке в середньому становить 4.5 мільйона тонн на рік. портал Potatoes.news.
Визнаючи цю потребу, д-р Сю-Цін Лі, науковий співробітник Міністерства сільського господарства та агропродовольства Канади (AAFC) з Центру досліджень та розробок Фредеріктону в Нью-Брансуїку, протягом багатьох років вивчає тепловий стрес у картоплі. У 2018 році він вийшов на новий рівень роботи, об'єднавши зусилля з командою вчених Університету Нью-Брансуїка та рядом міжнародних співробітників, щоб вивчити реакцію 55 різних сортів картоплі на тепловий стрес, що стало першим великомасштабним дослідженням такого роду.
У більшості вивчених сортів тепловий стрес зменшував розмір листя, але збільшував бадилля і висоту рослин, при цьому сильно знижуючи кількість і масу бульб. Це дослідження також визначило, які сорти були найбільш стійкими до спеки: Eramosa, Chieftain, AC Belmont та Superior.
Ідентифікація цих сортів була важливим першим кроком, але навіть ця картопля не особливо добре почувала себе в спеку, тому було ясно, що необхідні додаткові дослідження. У 2020 році доктор Лі спільно з колегою з AAFC доктором Бенуа Бізімунгу та вченими Королівського університету провели наукову роботу, результати якої згодом були відзначені премією Американського журналу досліджень картоплі.
У їх публікації «Вплив скоростиглості на стійкість до теплового стресу п'ятдесяти сортів картоплі» наголошувалося, що сорти картоплі, відомі своїм раннім дозріванням у полі, росли з тією ж швидкістю, що й пізніші, коли вони зазнавали теплового стресу в теплицях, тобто. спека фактично уповільнювала процес їхнього дозрівання.
Дослідження, проведене доктором Лі та його колегами, прагнуло визначити конкретні гени картоплі, які могли б допомогти пояснити, чому це так, і механізми, що визначають, чи сорт картоплі дозріватиме рано чи пізно.
Тепловий стрес змушує картоплю реагувати, змінюючи час, необхідний його дозрівання, а більш висока температура фактично уповільнює його зростання.
Слідом за цим відзначеним нагородами дослідженням д-р Лі запустив і очолив новий дослідницький проект, щоб дізнатися ще більше і глибше поринути у геномні механізми реакції картоплі на тепловий стрес. У 2020 році він визначив гени, які регулюють проростання, спричинене спекою.
Картопля, вирощена в спекотне і посушливе літо, часто має дефект, званий «передбиральними проростками» або «тепловими проростками», який може змінювати хімічний склад бульб і знижувати загальну якість та товарність картоплі.
У цьому дослідженні було використано 18 різних сортів, щоб з'ясувати, чи причиною проблемних паростків є лише умови теплового стресу. Проект підтвердив, що винуватцем справді була лише спека, і що природна скоростиглість або запізнілість сорту, що розглядається, не мала жодного відношення до того, чи розвивалися в нього сходи в умовах стресу.
Щоб дійти такого висновку, дослідники, які працюють з доктором Лі, вивчили транскриптомні реакції картоплі, що зазнала теплового стресу. Транскриптомні дослідження включають вивчення генів, мереж взаємодії генів і особливостей мРНК клітини, щоб побачити, як вони поводяться при зіткненні з факторами навколишнього середовища або хворобами, забезпечуючи дуже глибокий і докладний погляд на поведінку і функції клітин.
Дослідження показало, що гени, пов'язані зі станом спокою, знижують активність у картоплі, що піддається тепловому стресу, так само, як і у картоплі, у якої після збирання врожаю з'являються теплові паростки, що вказує на те, що метаболізм рослинних гормонів відіграє ключову роль. у проростанні. Ця інформація виявиться корисною, коли йдеться про генетичне покращення сортів картоплі для забезпечення стійкості до проростання в умовах високої температури.
«Те, що ми виявили, допоможе фермерам і переробникам приймати оптимальні рішення про те, як зберігати і переробляти картоплю, що зазнала теплового стресу, — каже Сю-Цін Лі. — Це виклик, з яким стикаються виробники по всьому світу, і було дуже приємно мати можливість зробити свій внесок у наше розуміння проблеми та дати рекомендації, що ґрунтуються на фактичних даних». Дослідження дало важливі відомості про вибір сортів картоплі для вирощування, про те, як найкращим чином спланувати зберігання та використання картоплі, схильної до теплового стресу, а також знання, які допоможуть у виведенні стійких до спеки сортів у майбутньому.
Оскільки зміна клімату загрожує ще більш спекотною та нестійкою погодою, д-р Лі пропонує провести додаткову оцінку сортів в умовах спекотного літа та продовжити розробку комплексних стратегій щодо зниження ризику теплового стресу.
Це дослідження є безцінним внеском у справу зниження ризику виробництва картоплі у Канаді та у всьому світі.