Сара Фикинс, ученый из Университета Южной Калифорнии, которая изучала воск листьев в контексте изменения климата, недавно объединилась с исследователями из Техасского университета AM для исследования и разработки засухоустойчивых культур. Во время испытаний с выращиванием озимой пшеницы, урожая, который собирают для дрожжевого хлеба и других подобных продуктов, команда обнаружила, что сорта в высокогорных и засушливых районах Техаса генерируют больше защитного воска на своих листьях в качестве меры защиты от более экстремальных явлений. условия.Результаты имитировали то, что ученые обнаружили в листьях в естественных экосистемах: те, которые выживают в засушливом климате, имеют более высокие концентрации воска.
«Сохранение водных ресурсов зависит от инноваций, и в этом случае мы надеемся найти одно решение, определив черты этой важной продовольственной культуры, которые позволили бы растениям пшеницы переносить засуху и при этом производить много урожая», — сказал Фикинс, соучастник. — ведущий автор исследования и доцент кафедры наук о Земле Колледжа литературы, искусств и наук Дорнсайф Университета Южной Калифорнии.Исследование было опубликовано в журнале Organic Geochemistry 14 августа.
Сухие и обычные влажные условия«Все растения производят воск, который помогает их листьям отталкивать воду и защищать растение от насекомых и элементов», — сказал Фикинс, изучавший историю климата Земли с помощью геохимии листового воска в отложениях.Фикинс сказала, что это последнее исследование является первым случаем, когда она применила свой опыт в сельскохозяйственном производстве.
По данным Службы экономических исследований Министерства сельского хозяйства США, в настоящее время Соединенные Штаты являются крупнейшим экспортером пшеницы в мире. Озимая пшеница в основном выращивается для производства хлебобулочных изделий и ингредиентов, таких как универсальная мука.Для исследования исследователи вырастили опытные участки озимой пшеницы в двух разных районах Техаса: на высоких равнинах Амарилло и в сельскохозяйственной зоне, известной как Зимний сад в Ювальде.В каждом месте ученые вырастили 10 культурных сортов озимой пшеницы, которые получали регулярное орошение, и еще 10 культурных сортов, которые орошались на 13-25 процентов меньше.
Команда сравнила воск листьев на всех участках, чтобы оценить их засухоустойчивость.Участок, который в Зимнем саду должен был получить на 25 процентов меньше орошения, в конечном итоге получил на 13 процентов меньше из-за большего, чем ожидалось, количества осадков.
Но аналогичный участок, выращенный на 25% меньше воды в наиболее засушливой области Амарилло, произвел на его листьях на 50 процентов больше парафина, чем другие сорта на всех других участках, что позволило растениям переносить засушливые условия.«Мы видим сильный эффект в более высоких и сухих местах», — сказал Фикинс. «Мы видим, что растения приспосабливаются к окружающей среде и лучше защищают свои листья, что позволяет им хорошо реагировать на сокращение полива».
Более низкая доступная вода отслеживалась по изотопам углерода в листьях растений и в самих восках — инструментах, которые используются для восстановления климата прошлого по древним воскам в отложениях.«Это часть усилий по выведению сельскохозяйственных культур, более устойчивых к засухе. В сегодняшнем мире, когда потепление сокращает доступную воду, спрос на засухоустойчивые культуры возрастет», — сказал Фикинс.Фикинс сказал, что затем команда рассмотрит, какие из выращиваемых ими культур пшеницы обладают лучшей устойчивостью и способны давать высокие урожаи при низком уровне орошения или осадков.
Другими авторами исследования были ведущий соавтор Сювэй Лю, Сюэцзюнь Донг (также автор-корреспондент), Цинву Сюэ, Томас Марек, Даниэль И. Лесковар, Кларк Б. Нили и Амир М. Х. Ибрагим, все из Техасского университета AM.Исследование финансировалось за счет грантов Texas AM AgriLife Research и Техасского совета производителей пшеницы.