Технология для выживания растений при длительной засухе и экономии воды
Исследователи из Университета Пердью разрабатывают технологию, которая позволит определенным растениям и сельскохозяйственным культурам переживать экстремальные периоды засухи, значительно снижая потребление воды в сельском хозяйстве.
Технологию создали Рэй Брессан, профессор Колледжа сельского хозяйства; Ян Чжао, научный сотрудник в области садоводства; Цзянь-Кан Чжу, профессор биологии растений; и Чжулонг Чан, бывший постдок в лаборатории Цзянь-Кан Чжу.
По словам Брессана, из-за таких факторов, как засуха — главный экологический стресс для мирового сельхозпроизводства, — сельское хозяйство стало крупнейшим потребителем пресной воды. «Сельское хозяйство использует около 75–80% доступных запасов чистой пресной воды, и эта ситуация существует по всему миру и только ухудшается», — отметил он.
Проблема существующих подходов
- Зависимость от орошения: Существующие генетически модифицированные засухоустойчивые культуры эффективны лишь в узких условиях и полагаются на аварийное орошение при сильном стрессе.
- Риск при длительной засухе: Стратегия компаний, отключающая у растений естественную реакцию остановки роста при нехватке воды, делает их более уязвимыми при продолжительной засухе, так как они лишаются природных защитных механизмов.
- Ограниченность орошения: Орошение — дорогостоящая «роскошь», доступная лишь небольшому проценту сельхозугодий. Во многих регионах воды для него просто нет.
Решение от Purdue: индуцированный покой
Технология использует ген, который обеспечивает:
- Быстрое закрытие устьиц на листьях.
- Снижение скорости потери воды через испарение.
- Уменьшение повреждения клеточных мембран.
- Улучшение фотосинтеза и общей реакции на засуху.
Ключевой принцип: технология позволяет растениям защищаться, впадая в состояние покоя, аналогичное тому, в которое входит газон во время засухи. «Если культура испытывает сильный стресс, она становится dormant (спящей), а когда вода снова становится доступной, даже после очень долгого времени, она оживает и снова растет», — объяснил Брессан.
Преимущества:
- Не требует аварийного орошения.
- Дает фермерам уверенность, что не придется заново засевать поля после длительной засухи, экономя время и деньги.
- Потенциально применима как для фермеров, ведущих натуральное хозяйство, так и для коммерческих предприятий, зависящих от дождевания.
- Может быть использована для множества видов растений, включая деревья и злаки, которые не развили эту способность естественным путем.
Статус и перспективы
- Технология прошла проверку как прототип (proof of function).
- Исследование на модельных растениях и рисе показало резкое повышение устойчивости к засухе.
- Возможные пути внедрения: лицензирование технологии компаниями для внедрения в элитные сорта кукурузы, пшеницы, риса или картофеля.
- Идеальное будущее решение: комбинация новой технологии с существующими подходами биотех-компаний. Это позволило бы растениям сначала продолжать рост при умеренном стрессе (для повышения урожайности), а при усилении засухи активировать систему перехода в покой для спасения без орошения.
