В Австралії розпочали польові випробування нових ліній сочевиці, відібраних на підвищену стійкість до теплового стресу. У проєкті поєднують фенотипування, геноміку, ШІ та speed breeding, щоб отримати сорти, здатні зберігати стабільність і врожайність у спекотніших умовах.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на Agropages.
Австралійські дослідники вивели роботу над жаростійкою сочевицею на етап польових випробувань: після п’яти років відбору та перевірок близько 200 ліній із потенціалом підвищеної стійкості до спеки валідовують у різних агрокліматичних умовах. Проєкт, який очолює команда Agriculture Victoria, має на меті зробити вирощування сочевиці більш надійним у міру потепління та, за задумом ініціаторів, розширити географію культури в Австралії.
Де і як тестують нові лінії
Основні польові випробування проводять на трьох ключових майданчиках у трьох штатах:
- Horsham і Mildura SmartFarms (штат Вікторія — регіони Wimmera та північний Mallee);
- Narrabri (Новий Південний Уельс) — за участі Університету Сіднея;
- Merredin (Західна Австралія) — Living Farm.
Окремо ще 50 перспективних ліній випробовують на «супутникових» ділянках, щоб отримати дані з природно спекотніших зон і перевірити потенціал розширення ареалу вирощування:
- Minnipa (півострів Ейр, Південна Австралія) — разом із South Australian Research and Development Institute;
- Kalannie (Західна Австралія) — з Living Farm;
- Emerald (Квінсленд) — з JB Ag.
За словами керівниці фенотипування Одрі Делаганті (Agriculture Victoria), ці додаткові локації дають ширший масив даних для оцінки найкращих ліній у високотемпературних середовищах і демонструють можливості ліній із підвищеною «тепловою стабільністю».
Від базового матеріалу до відбору під стрес
Поточні випробування — результат роботи, що стартувала у 2022 році з оцінювання набору просунутих ліній Національної програми селекції сочевиці (раніше під керівництвом AgVic). Завданням було сформувати «базу» селекційного матеріалу з відповідною генетичною варіативністю та кількісно описаними ознаками жаростійкості.
Із залученням генетичного матеріалу з Australian Grains Genebank дослідники оцінили понад 500 ліній у двох time-of-sowing (TOS) випробуваннях на трьох основних майданчиках у Вікторії, Новому Південному Уельсі та Західній Австралії. Найперспективніші зразки далі проходили додаткові TOS-випробування та фенотипування на Horsham SmartFarm.
На які ознаки дивляться під час фенотипування
Команда підкреслює, що жаростійкість — складна ознака, на прояв якої впливають умови року та регіону. У фенотипуванні оцінюють видимі характеристики, пов’язані з урожаєм, зокрема:
- кількість зерен;
- розмір зерна;
- біомасу.
Окремий акцент — на відборі рослин, які саме переносять стрес, а не «уникають» його, наприклад, за рахунок раннього цвітіння. Як пояснюють дослідники, під час теплової хвилі важливо, щоб рослина зберігала боби та репродуктивні органи.
Геноміка та прогнозування адаптації
Дані TOS-випробувань і фенологічної програми, які вказали на лінії з потенційно вищою врожайністю та стабільністю за підвищених температур, поєднали з геномною інформацією для кількісно-генетичного аналізу. За описом у матеріалі, підхід пов’язує генетичні маркери в геномі рослин із варіацією ознак урожайності або толерантності, що дає змогу відбирати матеріал для подальшої селекції.
Також у межах проєкту розробили підхід для прогнозування строків цвітіння нових ліній у ще не тестованих середовищах, щоб селекціонери могли підбирати матеріал під локальну адаптацію без попередніх випробувань у кожній зоні.
Speed breeding і роль ШІ у доборі схрещувань
Для прискорення отримання нових комбінацій ознак використовують ШІ-керований «parent-building pipeline», який моделює можливі схрещування. Далі лінії проходять через speed breeding — прискорене просування поколінь із контролем температури, освітлення та живлення, щоб стимулювати більш раннє цвітіння і формування бобів.
Окремо застосовують технологію embryo rescue: незрілі боби збирають і культивують у лабораторії, після чого переносять у теплиці. Це, за описом, допомагає отримувати потомство від складних у виконанні схрещувань.
Технічні деталі, які використовують у відборі
- Клімат-контрольовані теплові камери для перевірки реакцій на стрес, здатні імітувати 3-денну теплову хвилю.
- Time-of-sowing (TOS) випробування: 2 цикли на 3 основних майданчиках; загалом оцінено понад 500 ліній на ранніх етапах.
- Польова валідація: близько 200 ліній на 3 основних майданчиках у 3 штатах; ще 50 ліній — на 3 супутникових локаціях.
- Фенотипування за ознаками, пов’язаними з урожаєм: кількість зерен, розмір зерна, біомаса; додатково — здатність зберігати боби та репродуктивні органи під час спеки.
- Поєднання фенотипових даних із геномікою для кількісно-генетичного аналізу та відбору за маркерами.
- ШІ для моделювання схрещувань («parent-building pipeline») і speed breeding із контролем температури, світла та живлення; застосування embryo rescue.
Що це означає для виробництва
Якщо лінії підтвердять заявлену стабільність у різних середовищах, це може дати селекціонерам матеріал для комерційних програм, орієнтованих на збереження врожайності під час теплових хвиль. У проєкті зазначають, що найкраще потомство планують «повертати» в цикл: знову тестувати в полі, використовувати як батьківські форми для наступних speed-breeding циклів і додатково перевіряти в теплових камерах.