Гормон растений делает космическое земледелие возможным

Выращивание картофеля на Луне или других планетах с их скудными питательными веществами и слабой гравитацией кажется немыслимым. Однако, как показали биологи растений из Цюрихского университета, это может стать возможным благодаря растительному гормону стриголактону. Этот гормон поддерживает симбиоз между грибами и корнями растений, стимулируя их рост даже в сложных условиях космоса.

Перспектива колонизации и длительных космических экспедиций ставит вопрос об устойчивом обеспечении людей продовольствием. Одно из возможных решений — выращивание сельскохозяйственных культур на месте. Однако почвы на Луне и других планетах беднее питательными веществами по сравнению с земными. Транспортировка же богатой почвы и удобрений в космос связана с высокими экономическими и экологическими издержками.

Симбиоз растений и грибов стимулирует рост

Исследовательская группа под руководством Лоренцо Борги из Цюрихского университета и Марселя Эгли из Люцернского университета прикладных наук и искусств сосредоточилась на процессе микоризы — симбиотической ассоциации между грибами и корнями растений. В этом симбиозе грибные гифы снабжают корни дополнительной водой, азотом, фосфатами и микроэлементами из почвы, а взамен получают доступ к сахарам и жирам, производимым растением.

Этот симбиоз стимулируется гормонами семейства стриголактонов, которые большинство растений выделяют в почву вокруг корней. Процесс микоризации может значительно увеличить рост растений и, следовательно, существенно улучшить урожайность, особенно на бедных питательными веществами почвах.

Отсутствие гравитации препятствует микоризации

В космосе культурным растениям придется противостоять не только бедной почве, но и условиям микрогравитации (почти нулевой гравитации). Чтобы изучить влияние такой среды на рост растений, исследователи выращивали петунии и микоризные грибы в условиях смоделированной пониженной гравитации. Петунии служат модельным организмом для растений семейства пасленовых (Solanaceae), к которому относятся, например, томаты, картофель и баклажаны.

Эксперименты показали, что микрогравитация препятствовала микоризации и, таким образом, снижала усвоение петуниями питательных веществ из почвы. Однако растительный гормон стриголактон может противодействовать этому негативному эффекту. Растения, выделявшие высокий уровень стриголактона, и грибы, которые исследователи обработали синтетическим гормоном стриголактона, смогли процветать в бедной питательными веществами почве, несмотря на условия микрогравитации.

Практическое применение для производства пищи в космосе

«Чтобы заставить такие культуры, как томаты и картофель, расти в сложных условиях космоса, необходимо стимулировать образование микоризы, — резюмирует руководитель исследования Лоренцо Борги. — Это, по-видимому, возможно с использованием гормона стриголактона. Таким образом, наши выводы могут проложить путь к успешному выращиванию в космосе тех видов растений, которые мы культивируем на Земле».