Космические помидоры для астронавтов
Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде разработали крошечные томатные растения, которые в будущем смогут кормить астронавтов на Международной космической станции (МКС). У растений минимальное количество листьев и стеблей, но они дают нормальное количество плодов, что делает их потенциально продуктивной культурой для выращивания в условиях ограниченных ресурсов.
Благодаря гранту от финансируемого NASA Института трансляционных исследований для космического здоровья, ученые модифицируют эти томаты, чтобы они были специально приспособлены для роста в космосе. Технология, названная SPACE (Small Plants for spACe Expeditions), может быть применена и к другим растениям для создания набора сельскохозяйственных культур для МКС и будущих космических колоний.
Доцент Роберт Джинкерсон и директор Исследовательского центра трансформации растений Марта Ороско-Карденас используют двухлетний грант в $800 000 для:
- дальнейшего уменьшения размера миниатюрных растений,
- их модификации для усиления фотосинтеза,
- выращивания в контейнере, имитирующем условия на МКС,
- анализа питательной ценности плодов,
- проведения вкусовых тестов.
Ороско-Карденас изначально использовала технологию редактирования генов CRISPR-Cas9, чтобы уменьшить размер обычных томатов и снизить соотношение листьев и стеблей к плодам.
«Было очень интересно увидеть, как изменение всего одного нуклеотида в одном из генов может так сильно повлиять на рост и развитие растения», — сказала она.
К 2050 году население планеты достигнет 9 миллиардов, а площадь пахотных земель сокращается. Для удовлетворения потребностей в пище к тому времени глобальное производство продуктов питания должно удвоиться, и проблема усугубляется изменением климата.
«Моя цель всегда состояла в том, чтобы разработать культуры, которые могли бы прокормить растущее население планеты, используя меньше сельхозугодий», — отметила Ороско-Карденас.
Большинство плодовых и овощных растений производят больше несъедобной биомассы (листьев и стеблей), чем съедобных плодов. Компактные растения с большей долей съедобных частей могли бы производить много пищи на небольших площадях и в помещениях, например, в вертикальных городских фермах. Однако такие системы обычно выращивают листовую зелень, так как им сложно поддерживать более крупные плодоносящие растения, такие как томаты.
Помимо малого размера, помидоры от UC Riverside экономят ресурсы и энергию, так как плодоносят быстрее обычных растений.
Те же черты, которые делают томаты подходящими для вертикальных ферм на Земле, с небольшими доработками могут сделать их пригодными и для выращивания на МКС, где астронавты мечтают о свежих фруктах и овощах.
«Когда я впервые увидел эти крошечные помидоры в лаборатории Марты, я сразу понял, что мы должны доставить их на космическую станцию», — сказал Джинкерсон.
Одно из необходимых изменений — увеличение скорости фотосинтеза, что позволит растениям производить кислород и превращать углекислый газ в пищу. Усиленный фотосинтез поможет заменить CO2 в воздухе станции свежим кислородом, улучшая качество воздуха и устойчивость жизни человека в космосе.
Эти подходы к редактированию генов можно применить и ко многим другим культурам для использования на Земле, что поможет прокормить растущее население и приблизит человечество к созданию постоянных поселений в космосе.
«Большинство исследований растений уже было сосредоточено на оптимизации культур для роста в полях, что открывает много возможностей для модификации растений для искусственной среды, такой как космос или теплицы», — сказал Джинкерсон.