Высокий

Наследственность, том 128, страницы 460–472 (2022 г.) Процитировать эту статью

4720 Доступов

8 цитат

11 Альтметрика

Подробности о метриках

Системы жизнеобеспечения, основанные на сельском хозяйстве, которые уже уязвимы из-за многочисленных проблем, сталкиваются с непосредственным риском увеличения неурожаев из-за капризов погоды. Наша стратегия, как селекционеров и биотехнологов, заключается в продвижении и внедрении инноваций в селекции устойчивых к погодным условиям культур. Стрессоустойчивость растений — генетически сложный признак. Кроме того, сельскохозяйственные культуры редко сталкиваются с одним типом стресса изолированно, и растениям трудно одновременно справляться с несколькими стрессами. Одним из наиболее полезных подходов к созданию устойчивых к стрессу культур является редактирование генома и транс- или цис-генезис. Из сотен генов, реагирующих на стресс, многие использовались для придания толерантности к определенному стрессовому фактору, а некоторые использовались в комбинации для построения генных пирамид против множественных стрессов. Однако лучшим подходом было бы использование многоцелевых плейотропных генов, которые позволяют растениям одновременно адаптироваться к многочисленным стрессам окружающей среды. Здесь мы пытаемся объединить и представить разрозненную информацию, опубликованную за последние три десятилетия, об этих плейотропных генах для улучшения сельскохозяйственных культур и реконструкции будущих систем земледелия. Исследовательские статьи, подтверждающие функциональную роль генов в трансгенных растениях, были использованы для создания групп многоцелевых плейотропных генов, которые могли бы стать генами-кандидатами для создания устойчивых к погодным условиям сортов сельскохозяйственных культур. Эти биотехнологические сорта сельскохозяйственных культур помогут создать «фермы с высокой добавленной стоимостью» для достижения цели устойчивого роста глобальной производительности продуктов питания и стабилизации цен на продукты питания, обеспечивая стабильное и гарантированное снабжение продовольствием. Это также может помочь создать хранилище генов посредством искусственного синтеза генов для «устойчивого производства продуктов питания с высокой добавленной стоимостью» в 21 веке.

Учитывая новые вызовы XXI века, переход к сельскому хозяйству стал обязательным условием продовольственной и пищевой безопасности в новую эпоху. В настоящее время сельское хозяйство сталкивается с огромными проблемами в обеспечении устойчивого питания растущего населения (Фирбанк и др., 2018). Ситуация усложнилась и ухудшилась ввиду истощения ресурсов, изменения климата, проблем, связанных с такими пандемиями, как COVID-19. Существует неотложная необходимость изучить пути и средства создания надежной системы производства продуктов питания, которая смогла бы пережить проблемы изменения климата, истощения ресурсов и потребительских предпочтений в отношении питательных продуктов питания. В 2008 году Продовольственная и сельскохозяйственная организация, Международный фонд сельскохозяйственного развития, Всемирная продовольственная программа ООН и Консультативная группа по международным сельскохозяйственным исследованиям провели Конференцию высокого уровня по мировой продовольственной безопасности. На этой конференции 181 страна приняла декларацию о том, что «необходимо решить вопрос о том, как повысить устойчивость нынешних систем производства продуктов питания к вызовам, вызванным изменением климата» (Хусаини и Тутея, 2013). Национальная оценка климата США, Программа исследования глобальных изменений, подчеркнула, что изменение климата создает ряд проблем для растениеводства, и ожидается, что урожайность сельскохозяйственных культур снизится из-за изменения температуры и доступности воды, эрозии почвы, а также вспышек вредителей и болезней (Reidmiller et др. 2018). Согласно Глобальному докладу о продовольственных кризисах (GRFC 2020), совместной оценке острой ситуации с отсутствием продовольственной безопасности во всем мире, проведенной 16 партнерскими организациями, экстремальные погодные условия были основной движущей силой острой ситуации с отсутствием продовольственной безопасности для почти 34 миллионов человек в мире. 25 стран в 2019 году по сравнению с 29 миллионами в 2018 году. Кроме того, растущая интенсивность и серьезность этих экстремальных погодных явлений привела к увеличению числа людей, столкнувшихся с продовольственными кризисами в 2019 году по сравнению с 2018 годом (GRFC 2020). Эти экстремальные погодные явления, как правило, представляют собой смесь нескольких типов стресса, и с ними очень сложно справиться.