Мутантные корни показывают, как можно выращивать урожай на поврежденных почвах
Новое исследование показало, что корни растений перестают расти в уплотненной почве не только из-за физического сопротивления, но и из-за биологического сигнала, который можно «отключить». Это открытие может помочь выращивать культуры даже на самых поврежденных почвах.
Проблема уплотнения почвы
- Уплотнение почвы — серьезная проблема современного сельского хозяйства, усугубляемая тяжелой техникой.
- Оно снижает рост корней, ухудшает поглощение воды и питательных веществ и может приводить к потерям урожая до 25%.
- В Великобритании ежегодные убытки оцениваются в €400–650 млн.
- В сочетании с засухой, которая становится чаще из-за изменения климата, потери урожая могут достигать 75%.
Открытие механизма: гормон-«стоп-сигнал»
- Исследование выявило, что рост корней в уплотненной почве контролируется гормоном этиленом.
- В рыхлой почве этилен, выделяемый кончиками корней, свободно рассеивается.
- В уплотненной почве газ накапливается в тканях кончика корня, что служит сигналом к прекращению роста.
- Эксперименты с генетически модифицированными растениями (рис и Arabidopsis), не чувствительными к этилену, показали: их корни способны проникать в уплотненную почву, когда этот «стоп-сигнал» отключен.
- Результаты подтверждены на разных типах почв (песок и глина) и видах растений, что говорит об их широкой применимости.
Перспективы для сельского хозяйства
- Открытие открывает новые возможности для селекции устойчивых к уплотнению культур путем отбора сортов с пониженной чувствительностью корней к этилену.
- Также могут применяться более точные методы генного редактирования (GM), чтобы блокировать реакцию на этилен только в тканях кончика корня, не затрагивая весь организм растения.
- В Европе 36 млн гектаров из 68 млн сельхозугодий подвержены уплотнению.
- Культуры с более глубокими корнями смогут:
- Доступ к воде и питательным веществам в глубоких слоях почвы.
- Повысить устойчивость к засухе.
- Способствовать поглощению большего количества углерода из атмосферы и его захоронению в почве.
Это понимание — важный шаг к созданию новых сортов культур, устойчивых к уплотнению почвы, что поможет снизить потери урожая в разных регионах мира.