Mokslininkai rodo, kad laukuose auginamuose augaluose vandens naudojimo efektyvumas gali padidėti – „ScienceDaily“.

Pasaulinė augalų duomenų bazė atskleidžia žmogaus veiklą – didžiausią augalų bendrijų homogenizacijos variklį – „ScienceDaily“.

Vandens trūkumas šiuo metu yra vienas iš svarbiausių pasaulio žemės ūkio produktyvumą ribojančių veiksnių – veiksnys, kurį dar labiau apsunkina pasaulinė klimato kaita, remiantis 2019 m. Jungtinių Tautų Maisto ir žemės ūkio organizacijos (FAO) vandens ataskaita. Dėl to mokslininkai visame pasaulyje stengėsi pagerinti vandens naudojimo efektyvumą pasėliuose, kad geriau susidorotų su vandens trūkumo sąlygomis.

Neseniai paskelbtame tyrime Eksperimentinės botanikos žurnalaskomanda iš Ilinojaus universiteto, Vulkanų centro (Žemės ūkio tyrimų organizacija, Izraelis) ir Kembridžo universiteto nustatė, kad laukuose auginamuose tabako augaluose per daug ekspresuodami cukrų jautrų fermentą, vadinamą heksokinaze, jie gali pagerinti vidinį vandens kiekį. -naudojimo efektyvumas (iWUE) nesumažinant fotosintezės greičio ar biomasės gamybos.

Tabakas buvo naudojamas kaip pavyzdinis derlius, nes su juo gana lengva dirbti laboratorijoje, šiltnamyje ir lauke. Šio derliaus rezultatai matomi daug greičiau nei maistinių augalų, kuriuos modifikuoti ir auginti sunkiau ir užtrunka daug laiko. Todėl tabakas buvo pasirinktas kaip pradinis bandomasis derlius, siekiant išsiaiškinti, ar galima įrodyti panašius rezultatus. Pademonstravę pavyzdinio derliaus sėkmę, mokslininkai gali užtikrintai atspindėti maistinių kultūrų, tokių kaip maniokos, karvės žirniai, ryžiai ir sojos pupelės, raidą.

Šis tyrimas rodo, kad galima auginti augalus, kuriuose vandens naudojimas būtų konservatyvesnis per visą auginimo sezoną lauko sąlygomis ir saikingai ribojant vandenį, be didelės derliaus baudos. Ūkininkams tai gali sumažinti dirvožemio vandens išeikvojimą per visą auginimo sezoną ir sumažinti priklausomybę nuo drėkinimo.

Šis darbas yra dalis tarptautinio mokslinių tyrimų projekto Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE), kurio tikslas – padidinti pasaulinę maisto gamybą, kuriant maistines kultūras, kurios efektyviau paverčia saulės energiją maistu, remiant Billo ir Melindos Geitsų fondo, maisto fondo. & Agricultural Research ir JK užsienio, Sandraugos ir plėtros biuras.

Fotosintezės metu augalai lapuose atveria mažas poras, vadinamas stomatomis, kad sugertų CO2. Tačiau, kai poros yra atviros, vanduo taip pat gali išeiti per transpiraciją. Tai palieka augalams kompromisą dėl to, kad jie netenka per daug vandens, kad pasisavintų CO2.

„Stomatines poras sudaro pora apsauginių ląstelių, kurios kontroliuoja porų atidarymą ir uždarymą“, – sakė Liana Acevedo-Siaca, kuri vadovavo šiam tyrimui Ilinojaus valstijoje, kai dirbo doktorantūroje. „Ankstesni tyrimai parodė, kad genetinis manipuliavimas signaliniais elementais, sukeliančiais dantų judėjimą, pvz., per daug ekspresuojant Arabidopsis Heksokinazė 1 (AtHXK1) apsauginėse ląstelėse, gali paskatinti dantų uždarymą ir pritaikyti šį kompromisą augalams.“ Acevedo-Siaca dabar dirba Pasaulinės kviečių programos asocijuotuoju mokslininku Tarptautiniame kukurūzų ir kviečių tobulinimo centre (CIMMYT) Meksikoje.

Anksčiau buvo įrodyta, kad į apsaugines ląsteles nukreipta ekspresija AtHXK1 gali pagerinti WUE pasėliuose, taip pat jų toleranciją sausrai ir druskingumo stresui, nes heksokinazė signalizuoja poroms, kad yra pakankamai cukraus, todėl nereikia fiksuoti daugiau CO.2. Tačiau šie ankstesni tyrimai buvo įvertinti tik pasėliuose, auginamuose kontroliuojamoje aplinkoje, pavyzdžiui, šiltnamiuose.

„Siekdami pagerinti mūsų supratimą apie galimą apsaugos ląstelių taikymo naudą AtHXK1, mūsų tyrime buvo naudojamos dvi homozigotinės transgeninės linijos, ekspresuojančios AtHXK1 ir linija, kuri turėjo į apsauginę ląstelę nukreiptą pernelyg didelę išraišką AtHXK1 kurie buvo įvertinti, palyginti su laukinio tipo laukuose užaugintu tabaku, siekiant patikrinti WUE dėl savybių, susijusių su fotosinteze ir derliumi“, – sakė Kembridžo universiteto docentas Johannesas Kromdijkas, pradėjęs šį tyrimą 2018 m. „Mūsų rezultatai patvirtino, kad konstitucinė per didelė raiška. AtHXK1 mažina produktyvumą. Mes taip pat parodėme, kad į apsaugines ląsteles nukreipta pernelyg didelė raiška AtHXK1 galėtų pagerinti iWUE, palyginti su laukiniu tipu, nedarant neigiamo poveikio CO2 asimiliacija. Vis dėlto šis skirtumas labai priklausė nuo lapų amžiaus, o pastarojo meto krituliai galėjo pašalinti našumo skirtumus.

RIPE projektas ir jo rėmėjai yra įsipareigoję užtikrinti pasaulinę prieigą ir padaryti projekto technologijas prieinamas ūkininkams, kuriems jų labiausiai reikia.

.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.