Использование способности растений определять время для повышения устойчивости производства продуктов питания

Ученые-растениеводы из Кембриджа утверждают, что гены циркадных часов, позволяющие растениям измерять суточные и сезонные ритмы, должны стать мишенью в сельском хозяйстве и селекции для повышения урожайности и устойчивости земледелия.

Как и у людей, у растений есть «внутренние часы», отслеживающие ритмы окружающей среды. Авторы исследования, опубликованного в журнале Science, заявляют, что теперь, когда генетическая основа этой циркадной системы хорошо изучена и появились улучшенные генетические инструменты для её модификации, эти часы следует использовать в сельском хозяйстве — процесс, который они называют «хронокультурой» — для повышения глобальной продовольственной безопасности.

Потенциал циркадных часов

Циркадные часы растения играют ключевую роль в регулировании многих функций, влияющих на урожайность, включая время цветения, фотосинтез и водопользование. Гены, контролирующие циркадный ритм, схожи у всех основных сельскохозяйственных культур, что делает их потенциальной мишенью для селекционеров.

Практическое применение хронокультуры

• Оптимизация обработок: Самый простой подход — применение воды, гербицидов или пестицидов в наиболее эффективное время суток с учетом внутренних часов культуры. Технологии (дроны, сенсоры) могут собирать круглосуточные данные о состоянии посевов, а фермеры — получать рекомендации для конкретных условий.
• Вертикальное фермерство: В контролируемых условиях можно генетически модифицировать растения или подбирать сорта с внутренними часами, оптимально подходящими для искусственных циклов освещения и температуры, что повысит энергоэффективность.
• Послеуборочное хранение: Поддержание суточных ритмов у собранных растений (например, с помощью цикличного освещения в хранилищах) может усилить их естественную устойчивость к вредителям и снизить потери.

Будущее и устойчивость

Исследователи отмечают, что селекционеры уже неосознанно отбирали растения с подходящими внутренними часами, выбирая признаки вроде времени цветения. Новые знания о соответствующих генах сделают эту селекцию более целенаправленной.

Хронокультура, адаптированная для каждой культуры и локации, может стать частью решения задачи устойчивого производства большего объема пищи для растущего населения.