Proso rosnące w zachodniej Nebrasce, uważane za jedną z najwcześniejszych udomowionych upraw. Jest uprawiany w krajach rozwijających się jako źródło pożywienia oraz w Stanach Zjednoczonych i Europie na paszę i nasiona ptaków. Źródło:Santosh Rajput
W półpustynnych tropikach Azji i Afryki warunki dla upraw mogą być trudne. Rośliny muszą mieć krótkie sezony wegetacyjne, przetrwać na ubogich glebach i tolerować stresy środowiskowe.
Wejdź, proso.
Blisko 97% prosów uprawianych na całym świecie jest produkowanych w krajach rozwijających się. Proso to zróżnicowana grupa roślin zbożowych. Co ważne, na ogół mają wysoką zawartość składników odżywczych.
„Jednak proso zostały w dużej mierze przeoczone we współczesnych badaniach genetycznych” – mówi Matthew Johnson, naukowiec z University of Georgia. W nowym badaniu Johnson wraz z kolegami z Indii wygenerował jedne z pierwszych zasobów genetycznych dla trzech różnych odmian prosa.
Ponieważ zasoby genetyczne są tworzone dla mniej zbadanych upraw, naukowcy mogą lepiej wykorzystać różnorodność genetyczną w obrębie rodziny roślin uprawnych. Może to prowadzić do rozwoju nowych odmian upraw. „Nasze wyniki dadzą naukowcom narzędzia do opracowywania lepszych odmian prosa dla rolników”, mówi Johnson.
Proso Kodo rosnące w Indiach. Proso Kodo to osierocona roślina, która może produkować żywność w gorącym i suchym środowisku. Źródło:M. Vetriventhan
Większość rolników, którzy uprawiają proso, to drobni rolnicy (hodujący mniej niż 5 akrów). Proso ma kluczowe znaczenie dla ich utrzymania. Dzieje się tak dlatego, że mogą rosnąć na marginalnych gruntach i potrzebują mniej wody niż większość upraw.
„Proso rosną również znacznie szybciej niż większość innych głównych roślin uprawnych”, mówi Johnson. To ważne, ponieważ rolnicy mogą sadzić proso, jeśli pogoda lub klęski żywiołowe spowodują niepowodzenie początkowych sadzenia. „Tak więc dzięki prosom rolnicy mogą przynajmniej zebrać plony”, mówi.
Zespół Johnsona zsekwencjonował i przeanalizował DNA trzech gatunków prosa – kodo, little i proso. „Są to trzy uprawy, dla których opracowano stosunkowo niewiele zasobów”, wyjaśnia Johnson.
Roślinne materiały źródłowe uzyskano z Międzynarodowego Instytutu Badań Upraw dla Półpustynnych Tropików w Indiach. Celem naukowców było lepsze zrozumienie różnorodności genetycznej w obrębie każdej odmiany prosa i między nią. „Zrozumienie tej różnorodności jest ważnym krokiem w rozwoju lepszych odmian upraw”, mówi Johnson.
Odkryli drobne różnice w sekwencjach DNA różnych roślin. Te różnice genetyczne mogą ostatecznie być powiązane z cechami, takimi jak tolerancja na suszę i tempo wzrostu.
Małe proso rosnące w Indiach. Proso małe jest sierotą, która może rosnąć w gorącym, suchym klimacie. Jest cenny dla regionalnego bezpieczeństwa żywnościowego. Źródło:M. Vetriventhan
„Genetyka i testy terenowe idą w parze”, mówi Johnson. Uprawa różnych rodzajów prosa może dostarczyć informacji o plonach i czasie kwitnienia, między innymi. „Musimy połączyć te wyniki z wiedzą na temat pokrewieństwa genetycznego roślin prosa”, mówi.
Porównując wyniki terenowe i dane genetyczne, naukowcy identyfikują pożądane cechy i opracowują ulepszone odmiany. „Możemy kontynuować ulepszanie tych odmian z roku na rok”, mówi Johnson.
Ważną częścią hodowli pożądanych odmian roślin uprawnych jest zrozumienie, w jaki sposób istniejące są ze sobą powiązane. „Udało nam się znaleźć dowody na to, że wcześniejsze zrozumienie tego, w jaki sposób odmiany prosa są ze sobą powiązane, nie zawsze odzwierciedlało ich genetykę” – wyjaśnia Johnson.
Istniejące klasyfikacje zostały wykonane na podstawie cech fizycznych. Ale okazuje się, że mogą to nie być dokładne odzwierciedlenie bliskich powiązań genetycznych.
„Pomyśl o tym jako o próbie sklasyfikowania zależności genetycznych między ludźmi według koloru włosów” – mówi. „Kolor włosów jest kontrolowany genetycznie. Na przykład każdy, kto ma blond włosy, ma pewne pokrewieństwo genetyczne”.
„Ale nie tylko kolor włosów decyduje o tym, z kim jesteśmy genetycznie spokrewnieni”, mówi Johnson. „Czasami rodzeństwo może mieć inny kolor włosów. Będą jednak bardziej ze sobą spokrewnieni niż z nieznajomym, który akurat ma ten sam kolor włosów”.
Odkrycie podstawowej genetyki, tak jak w tym badaniu, może pomóc hodowcom roślin w opracowaniu odmian prosa o pożądanych cechach fizycznych. „Proso to świetna roślina uprawna”, mówi Johnson. „Wierzę, że mogą urozmaicić naszą dietę i przyczynić się do źródeł żywności i bezpieczeństwa, ponieważ nasz klimat wciąż się zmienia”.
Przeczytaj więcej o tej pracy w Genomie roślin . Badania te były częściowo wspierane przez Międzynarodowy Instytut Badawczy Plonów dla Półpustynnych Tropików i Uniwersytet Georgia.
Odniesienie:„Genome-Wide Population Structure Analyzes of Three Minor Millets:Kodo Millet, Little Millet i Proso Millet” autorstwa Matthew Johnsona, Santosha Deshpande, Mani Vetriventhana, Hari D. Upadhyaya i Jason G. Wallace, 5 września 2019 r., Genom roślin .
DOI:10.3835/plantgenome2019.03.0021
