главное сегодня:
Команда исследователей из Калифорнийского университета в Дэвисе (США) вывела специальные сорта пшеницы, которые могут самостоятельно производить полезные удобрения. О научной работе сообщается в пресс-службе вуза.
Новая разработка создана учёными факультета растениеводства под руководством профессора Эдуардо Блюмвальда. Он стал автором специальной технологии, благодаря которой зерновая получила такую способность. Речь идёт о генной модификации, при которой растения производят излишки некоторых химических веществ. При их попадании в почву запускается реакция, в результате которой из этих избыточных объёмов формируется специальное удобрение. Этот процесс является, по сути, уже известным многим прогрессивным учёным и фермерам явлением таким как азотфиксация, только на этот раз за неё отвечает одна из важнейших в мире зерновых культур. Новые сорта пшеницы образуют специальный комплекс ферментов, нитрогеназу, при которой из воздуха захватывается газообразный азот и преобразуется его в аммиак, соединение, в состав которого входит азот. Аммиак может растворяться в воде, и близлежащие растения впитывают его. Однако учёные столкнулись с рядом проблем. Нитрогеназа может работать только в среде с очень низким содержанием кислорода, а многие растения, за исключением бобовых, не могут установить симбиотические отношения с азотфиксирующими бактериями. Исследователи решили использовать для фиксации азота биоплёнку, которая образуется естественным способом при большом скоплении бактерий. Они изучили 2 800 химических веществ, которые растения вырабатывают естественным путём для различных процессов, и отобрали 20 из них, которые могут стимулировать бактерии к образованию биопленок. Специалисты выяснили, как растение вырабатывает эти соединения и какие гены контролируют этот процесс. Затем они отредактировали гены пшеницы для этой цели с помощью технологии CRISPR. В результате было выделено вещество под названием апигенин, которое при большой концентрации оказалось способно выделить излишки через корни в почву и стимулировать бактерии к созданию биоплёнок. Пшеница также показала более высокую урожайность, чем контрольные растения, при выращивании с очень низкой концентрацией азотных удобрений.
Новое открытие позволит решить сразу две глобальные задачи – сделать ещё один шаг по улучшению продовольственной безопасности в нуждающихся странах, а также способствовать снижению загрязнения воздуха и воды во всём мире. Например, разработка будет полезна для Африки. Профессор Блюмвальд напомнил, что на континенте не используют удобрения, так как у местных фермеров нет денег на это, а сами фермы небольшие, не больше шести-восьми акров. Однако актуально новое открытие и для более развитых стран, например, самих Штатов. По оценкам Минсельхоза США, в 2023 году фермеры страны потратили на удобрения почти 36 миллиардов долларов. При этом, по подсчётам Блумвальда, зерновыми в стране засеяно около 500 миллионов акров (202,343 миллиона гектаров). С учётом общих площадей в стране и финансовых расходов новое решение, по словам учёного, позволит сэкономить более миллиарда долларов в год. Также исследователи напоминают, что растения усваивают только от 30 до 50 процентов азота, содержащегося в удобрениях. Остальное попадает в водные пути, удобряя водоросли, которые разрастаются в толстые плавучие маты, губящие рыбу и других водных обитателей, а также в закись азота, разрушающую защитный озоновый слой в атмосфере.
Калифорнийский университет подал заявку на патент новой разработки, а также планирует исследовать её успешность с тремя другими зерновыми культурами – кукурузой, сорго и просом. Само исследование поддержали компания Bayer Crop Science и вузовский Фонд Уилла Лестера. Также Фонд Грэнтэма пообещал поспособствовать исследованиям по распространению новой технологии на другие вышеназванные зерновые для использования в Африке.
