Новый метод измерения глубины корней может привести к созданию более устойчивых культур

Исследователи из Penn State разработали высокотехнологичный инструмент, который может изменить подход к созданию культур, устойчивых к засухе, эффективно усваивающих азот и запасающих углерод глубже в почве.

В работе, опубликованной в Crop Science, описан метод точной оценки глубины корней растений путём сканирования листьев с помощью рентгенофлуоресцентной спектроскопии, определяющей химические элементы в листве.

Принцип метода (LEADER):

  • Метод основан на том, что корни поглощают элементы, с которыми сталкиваются на определённой глубине.
  • Существует корреляция между химическими элементами в листьях и глубиной залегания корней.
  • Листья служат индикаторами положения корней в почвенном профиле.

Ключевые преимущества:

  • Скорость: Позволяет быстро оценивать глубину корней у тысяч растений, что критически важно для селекции.
  • Неинвазивность: Измерения проводятся без трудоёмкого выкапывания корней, которые могут достигать глубины 2 метра и более.
  • Точность: Метод с высокой точностью классифицировал участки с наибольшей длиной корней глубже 30 или 40 см.

Значение глубоких корней:

  1. Устойчивость к засухе: Глубокие корни получают доступ к воде из нижних слоёв почвы.
  2. Усвоение азота: Азот перемещается вглубь с водой, и глубокие корни могут его эффективнее поглощать.
  3. Секвестрация углерода: Углерод, полученный при фотосинтезе, запасается глубже в почве при построении корней.
    • Чем глубже углерод, тем дольше он остаётся в почве, повышая её плодородие.
    • По оценкам Министерства энергетики США, широкое внедрение культур с глубокими корнями могло бы компенсировать годы углеродных выбросов страны.

Разработка и проверка метода:

  • Создание метода LEADER заняло 6 лет и включало сбор и анализ более 2000 образцов почвенных кернов.
  • Исследования проводились на четырёх опытных станциях в США на 30 генетически различных линиях кукурузы.
  • В качестве альтернативного подхода в почву на заданной глубине инъецировали стронций в качестве трассера. Обнаруженный в листьях стронций сильно коррелировал с глубиной корней.

Перспективы:

  • Хотя метод был отработан на кукурузе (одной из важнейших мировых культур), он перспективен для измерения глубины корней у разных видов растений и на разных типах почв.
  • Технология является предметом предварительной патентной заявки Penn State.