Około 12 000 lat temu rewolucja neolityczna radykalnie zmieniła gospodarkę, dietę i strukturę pierwszych społeczności ludzkich na Bliskim Wschodzie Żyznego Półksiężyca. Wraz z początkiem uprawy zbóż – takich jak pszenica i jęczmień – oraz udomowieniem zwierząt, pierwsze miasta pojawiły się w nowym kontekście społecznym naznaczonym produktywną gospodarką. Teraz badanie opublikowane w czasopiśmie Trends in Plant Science, współprowadzone przez Uniwersytet w Barcelonie, ośrodek Agrotecnio i Uniwersytet w Lleida, analizuje ewolucję kłosów pszenicy od czasu jej uprawy przez mieszkańców starożytnej Mezopotamii – kolebka rolnictwa na świecie – między Tygrysem a Eufratem.
Autorami badania są Rut Sánchez-Bragado i Josep Lluís Araus-Ortega z Wydziału Biologii UB i Agrotecnio-UdL; Gustavo A. Slafer, badacz ICREA w UdL School of Agrifood and Forestry Science and Engineering oraz Gemma Molero z International Kukurydzy i Pszenicy w Meksyku, obecnie pracownik naukowy w KWS Seeds Inc.
Zboże, które zmieniło historię ludzkości
Uprawa pszenicy – trawy, która stała się podstawowym pożywieniem – stanowiła punkt zwrotny w rozwoju ludzkiej cywilizacji. Dziś jest to najważniejsza uprawa na świecie pod względem bezpieczeństwa żywnościowego, ale dane UE ostrzegają, że wpływ zmian klimatu może znacząco podnieść jej cenę i zmodyfikować proces produkcji w niektórych rejonach świata.
W całym procesie udomowienia pszenicy fenotyp rośliny podlegał zarówno szybkim (w ciągu kilkuset lat), jak i powolnym (tysiące lat) zmianom, takim jak osłabienie osadki, zwiększenie wielkości nasion oraz zmniejszenie lub zanik markizy. W szczególności odmiany pszenicy bezogonowej i bezogonowej występują na całym świecie, chociaż te ostatnie występują obficie w regionach o suchym klimacie, zwłaszcza w końcowych fazach uprawy późną wiosną, co jest typowe dla środowisk śródziemnomorskich.
„Ważne jest prowadzenie badań, które wykażą, które odmiany pszenicy są najlepiej przystosowane do różnych środowiskowych warunków wzrostu, zwłaszcza w kontekście zmian klimatu. Retrospektywne badanie przeszłości może dać nam wyobrażenie o ewolucji upraw pszenicy na przestrzeni tysiącleci, odkąd pojawiło się rolnictwo w starożytnej Mezopotamii” – mówi Rut Sánchez-Bragado, pierwsza autorka badania, która uzyskała stopień doktora na UB.
“Awns to organy kłosa, które tradycyjnie kojarzono z przystosowaniem się rośliny do warunków suszy” – mówi Josep Lluís Araus, profesor na Wydziale Biologii Ewolucyjnej, Ekologii i Nauk o Środowisku na Wydziale Biologii.
„Jednak zapisy archeologiczne i historyczne wskazują, że kłos pszenicy istniał głównie z kłosami przez ponad dziesięć tysiącleci po udomowieniu pszenicy. Dopiero w ostatnim tysiącleciu dowody wskazują w wielu przypadkach na brak kłosów, co wskazuje na selekcję przez rolników – prawdopodobnie w sposób nieukierunkowany – przeciwko temu narządowi”, podkreśla Araus, jeden z najczęściej cytowanych autorów na świecie według Highly Cited Researchers firmy Clarivate Analytics (2022).
„Rola pszenicy w ich wydajności pozostaje kontrowersyjna pomimo dziesięcioleci badań” – mówi badacz Gustavo A. Slafer, autor korespondent badania.
Markizy kolczaste: korzystne dla rośliny?
Czy obecność kłosów na kłosach jest korzystna dla rośliny i plonów? Chociaż nie ma naukowego konsensusu, „wszystko wskazuje na to, że w warunkach, w których roślina nie cierpi na stres wodny, dodatkowa zdolność fotosyntetyczna markiz nie rekompensuje innych potencjalnych negatywnych skutków (zmniejszona podatność na choroby grzybowe, ograniczenie ogólnej dużych, które ucho podtrzymuje itp.)”, mówi Araus.
„Jednakże w bardziej wilgotnym klimacie markizy gromadzą wilgoć i mogą sprzyjać rozprzestrzenianiu się chorób” – mówi Rut Sánchez-Bragado. „Tak więc, ponieważ światowa populacja stale rośnie, konieczne jest zbadanie roli kolców markizy w zmieniających się warunkach naszego klimatu, aby zaspokoić światowe zapotrzebowanie na podstawowy towar żywnościowy, taki jak pszenica”.
W suchych warunkach kłosy – w tym kłosy – „mają lepsze właściwości fizjologiczne niż liście. Ponadto kłosy pozwalają na lepsze rozproszenie światła wychwyconego przez rośliny, co ułatwia lepszą dystrybucję energii świetlnej i pozwala upraw do fotosyntezy. Dlatego w suchych warunkach markizy mogą nadal być korzystne dla upraw, a co najwyżej neutralne” – podsumowuje profesor Josep Lluís Araus.