Кормление будущего
К 205 году население Земли может достичь 10 миллиардов. Чтобы прокормить всех, мировое производство продуктов питания должно удвоиться в период, когда климат ухудшится, ископаемое топливо иссякнет, а доступность воды станет непредсказуемой. Это удвоение урожая должно произойти без увеличения площади сельхозугодий, чтобы сохранить оставшиеся естественные среды обитания.
Ученые из Оксфордского университета работают над созданием высокоурожайных сортов сельскохозяйственных культур, лучше приспособленных к будущим условиям.
Увеличение урожайности риса
Профессор Джейн Лэнгдейл участвует в международном проекте «C4 Rice», финансируемом Фондом Билла и Мелинды Гейтс. 700 миллионов человек в Азии зависят от риса. За 40 лет его производство нужно увеличить на 50%, чтобы прокормить растущее население в условиях меняющегося климата.
Обычный рис использует путь фотосинтеза C3, который неэффективен при высоких температурах. Такие растения, как кукуруза, используют более эффективный путь C4, который может повысить эффективность на 50%. Внедрение этого пути в рис могло бы решить продовольственную проблему.
Проект амбициозен: требуются изменения как в анатомии листьев риса, так и в химических реакциях внутри них. Исследования генов GLK показывают, что они могут регулировать, используют ли хлоропласты растения путь C3 или C4. В лаборатории Джейн гены GLK из кукурузы (природной C4-культуры) внедряют в растения риса. Сейчас идет 3-летний проект по проверке концепции C4 Rice.
Снижение потребления удобрений
Сельское хозяйство XXI века также столкнется с истощением запасов фосфата, ключевого компонента удобрений. Его запасы могут быть исчерпаны в течение следующих 30 лет.
Работа профессора Лиама Долана направлена на создание культур, которые лучше добывают фосфат из почвы самостоятельно, снижая зависимость от удобрений. Растения естественным образом извлекают фосфат с помощью корневых волосков. Группа Лиама обнаружила семейство генов, контролирующих рост корневых волосков, и работает над их экспрессией в сельскохозяйственных растениях. Цель — увеличить количество корневых волосков в ответ на естественное содержание фосфата в почве.
Уже созданы трансгенные сорта пшеницы и риса, способные производить более длинные корневые волоски. Следующий этап — полевые испытания для проверки урожайности этих растений без коммерческих удобрений.
Планирование для XXI века
В свете надвигающегося кризиса продовольственной безопасности факультет наук о растениях Оксфорда в следующем году запускает исследовательскую инициативу «21st Century Crops». Ее цель — учредить профессуру по науке о культурах и поощрять прикладные исследования, чтобы открытия в области метаболизма, роста и развития растений можно было переносить на ценные сельскохозяйственные культуры.
Джейн и Лиам подчеркивают, что, хотя наука о растениях может многое предложить для решения проблемы продовольственной безопасности, решающую роль играют правительства и финансирующие организации. Для решения проблемы необходимы устойчивое финансирование и вклад богатых стран. Наука не может решить проблему в одиночку, но, как говорит Джейн, «сейчас очень интересное время быть ученым-растениеводом».