Причина предуборочного прорастания ячменя

Прорастание зерна на корню (предуборочное прорастание) — это преждевременное прорастание зерна в колосе родительского растения на поле перед сбором урожая.

Проблема преждевременного прорастания зерна ежегодно приводит к значительным потерям урожая по всему миру. Это явление, спровоцированное теплой и влажной погодой, стало объектом исследования международной группы ученых из Дании, Франции и Китая. Им удалось раскрыть генетический механизм, контролирующий сроки прорастания ячменя.

Источник проблемы

Стремление первых земледельцев к быстрому получению всходов привело к селекции сортов ячменя с коротким периодом естественного покоя семян. Хотя это позволяло ускорить посев и даже получать двойной урожай, оно создало критическую уязвимость: при благоприятной погоде перед уборкой урожай начинал прорастать на стебле. Зерно, даже если его собрали раньше времени, часто не подходит для хранения. Влажность и начавшиеся биохимические процессы ухудшают его качество.

Влияние генов

Для понимания причин данного явления исследователи изучили ген MKK3, который регулирует период покоя у ячменя и других злаковых. Изучив ДНК более 1000 мировых сортов ячменя, проанализировав экспрессию генов и активность белков, ученые установили прямое влияние гена MKK3 на покой семян.

В ходе исследования было показано, что за контроль периода покоя может отвечать не одна, а несколько копий гена MKK3. В то время как дикий ячмень имеет одну копию, культурные сорта обладают множеством. Это означает, что увеличение числа копий гена MKK3 усиливает сигнал к прорастанию и сокращает период покоя семян.

Полученные знания о генетической сложности периода покоя семян позволят селекционерам разрабатывать новые сорта ячменя, сочетающие высокую урожайность с устойчивостью к меняющемуся климату.

Источник: Morten E. Jørgensen et al, Postdomestication selection of MKK3 shaped seed dormancy and end-use traits in barley, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adx2022