Ученые призывают к исследованиям маниока
Маниок составляет почти 50% рациона в некоторых частях Африки к югу от Сахары, где население, по прогнозам, увеличится более чем на 120% в ближайшие 30 лет. Учитывая стагнацию урожайности за последние полвека, ученые осознают необходимость сосредоточить усилия на этой культуре сейчас. Она особенно важна для мелких фермеров.
Престижный обзор Tansley, опубликованный в New Phytologist, показал, что средняя урожайность этой крахмалистой основной продовольственной культуры не увеличивалась с 1961 года. Однако существуют большие возможности для повышения урожайности за счет улучшения фотосинтеза — процесса, при котором растения превращают свет и углекислый газ в пищу. Это первая публикация, в которой исследуется улучшение фотосинтеза в сочетании с другими аспектами физиологии маниока.
В статье количественно оцениваются 14 различных путей повышения урожайности, которых можно достичь с помощью генетических модификаций растения. Отдельные улучшения могут обеспечить увеличение урожайности, а также эффективности использования воды и удобрений на 25–100%.
«Маниок так важен для стольких людей, но в то время как мы наблюдали масштабные усилия по научному пониманию и повышению урожайности других культур, маниок, по сравнению с ними, был обойден вниманием», — сказал ведущий автор Стив Лонг. «Здесь мы обобщили и интегрировали научные знания об этой культуре, чтобы понять, как можно достичь устойчивого повышения урожайности, и выявить критические пробелы в знаниях».
Эта работа является частью проекта Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE), направленного на улучшение фотосинтеза маниока и других основных продовольственных культур в развивающихся странах для устойчивого повышения глобальной продуктивности.
Маниок — жизненно важная продовольственная культура для более чем 600 миллионов человек во всем мире. Он хорошо растет на маргинальных землях, особенно в полузасушливых тропических и субтропических регионах, которые могут наиболее сильно пострадать от изменения климата.
«Альтернативой было бы внедрение новых культур с более высокой урожайностью, но есть веские причины отдавать предпочтение маниоку, и культуры не могут и не должны меняться в одночасье», — сказала первый автор Аманда Де Соуза. «Учитывая все ноу-хау в выращивании и приготовлении маниока в пищу, наиболее логичным является улучшение этой культуры, а не попытка заменить ее другими».
За последние 50 лет урожайность маниока оставалась на одном уровне, в то время как урожайность кукурузы в Нигерии (крупном производителе маниока) и США более чем удвоилась.
Большинство опубликованных на сегодняшний день исследований, как показало исследование, были сосредоточены на улучшении питательной ценности или устойчивости маниока к болезням. Даже с этими улучшениями текущий потенциал урожайности маниока создает потолок, ограничивающий количество пищи, которое могут производить мелкие фермеры.
«Мы обнаружили, что маниок фотосинтезирует далеко ниже своего теоретического предела», — сказала Де Соуза. «Если мы сможем улучшить фотосинтез, мы сможем получить большое устойчивое увеличение урожайности этой важной культуры».
Лонг, Де Соуза и их коллеги предлагают «синергетические улучшения» — множество возможностей для увеличения урожайности маниока в условиях экологического стресса, такого как засуха и бедная питательными веществами почва. Эти возможности включают улучшение архитектуры листьев растения для лучшего улавливания света и генетическое улучшение скорости фотосинтеза.
В будущем, по мнению Де Соузы, эта статья послужит инструментом. «Я думаю, эта рукопись может направлять людей, которые хотят повысить урожайность маниока».