Корни решения проблемы: как селекция корневой системы может повысить урожайность бобовых
Корни жизненно важны для сельскохозяйственных растений: они поглощают воду и питательные вещества и обеспечивают устойчивость. Однако разные растения в разных условиях имеют разную архитектуру корневой системы.
Исследователи из Университета штата Пенсильвания задались вопросом, может ли изучение корней привести к созданию лучших сельскохозяйственных культур, сфокусировавшись на бобовых.
«Зернобобовые культуры критически важны для глобальной продовольственной безопасности, но дают низкие урожаи в большинстве регионов, — говорит профессор Джонатан П. Линч. — Особенно это касается развивающихся стран, сталкивающихся с засухой, жарой и низким плодородием почв».
Селекция — это способ улучшить показатели культур в разных условиях, но отбор по полезным характеристикам корней проводится редко.
«Мы стремились проверить гипотезы о связи между архитектурой корневой системы и стратегией выживания, чтобы определить цели для селекции», — поясняет Линч.
В исследовании учёные проанализировали корневые системы нескольких видов бобов и других бобовых, например, нута. Это позволило увидеть компромиссы и определить, какие характеристики корней будут лучше работать в определённых условиях.
Корни исследуют как верхний, так и подпочвенный слои. Фосфор и калий в основном находятся в верхнем слое почвы, а вода и азот — глубже. Наблюдения показали, что многие культуры фокусируются на одном из этих слоёв, что создаёт компромисс.
«Архитектура корней — важный компонент адаптации сельхозкультур к условиям, где не хватает воды и питательных веществ, — говорит Линч. — Мы предполагаем, что полезными были бы корневые фенотипы, способные сбалансировать освоение верхнего и подпочвенного слоёв».
Исследователи утверждают, что селекционные программы могут использовать отбор по признакам, основанный на интересующих их характеристиках корней, чтобы получить хорошо адаптированные растения с более сильными первичными корнями или более длинными корневыми волосками.
«Все знают, что корни важны для урожая, особенно на бедных почвах и в засушливых условиях, — добавляет Линч. — Однако очень немногие селекционеры активно отбирают растения по этим корневым признакам, потому что это может быть сложно».
Личная цель Линча — улучшить продовольственную безопасность в развивающихся странах. Зернобобовые могут помочь в решении этой проблемы, поскольку они обогащают почву азотом и богаты необходимыми человеку питательными веществами: белком, железом и цинком.
«Нам всем важно осознавать масштаб задачи по обеспечению продовольственной безопасности 10 миллиардов человек в условиях деградирующей окружающей среды, — заключает Линч. — Мы должны сделать всё возможное, чтобы помочь следующему поколению учёных-аграриев справиться с этой проблемой».