როგორ შეიძლება მოახდინოს კულტურების „სწრაფმა მოშენებამ“ რევოლუცია სოფლის მეურნეობაში

ამბობენ, სიჩქარე კლავს, მაგრამ როცა საქმე ეხება საკმარისი საკვების გაზრდა ჩვენი მომავლისთვის, სიჩქარემ შეიძლება გამოავლინოს განსხვავება დღესასწაულსა და შიმშილს შორის. საბედნიეროდ, არსებობს მეცნიერთა ჯგუფი, რომლებსაც თავიანთი ანდაზური ფეხი აქვთ პედალზე.

ეს მეცნიერები ცოტა ხნის წინ გამოაქვეყნა ნაშრომი, სადაც დეტალურად იყო აღწერილი მცენარეთა მოშენების ახალი ტექნიკა ამან შეიძლება მოახდინოს რევოლუცია კულტურების მოყვანის გზაზე და დააჩქაროს ტემპი, რომლითაც შეგვიძლია უფრო მყარი, ჯანსაღი და მრავალმხრივი მცენარეების განვითარება კლიმატის ცვლილების პირობებში. როგორც კლიმატი იცვლება, ასევე იცვლება მცენარის პროდუქტიულობა მოცემულ რეგიონში. ჩვენი კარგად გამოკვებადი მომავლის გასაღები შეიძლება იყოს მრავალფეროვანი გამძლე კულტურები, რომლებიც შეიძლება გაიზარდოს სხვადასხვა გარემო პირობებში.

„მოსავლების მეცხოველეობის პროგრამების უმეტესობაში მოგების მაჩვენებელი ჩამორჩება მზარდი მოსახლეობის მოთხოვნებს.

ბრენდე ვულფიგაერთიანებული სამეფოს ჯონ ინესის ცენტრის კულტურების გენეტიკოსი და ნაშრომის ავტორი, განუცხადა Digital Trends-ს. „მოსავლის ზრდისა და გამრავლების დაჩქარებით, მეცნიერები და სელექციონერები მთელ მსოფლიოში შეძლებენ უფრო სწრაფად ამრავლებენ და ამუშავებენ მცენარეებს, რომლებიც უფრო მკვებავია, უძლებენ დაავადებებს და უკეთ ადაპტირებენ ხვალინდელ დღეს. კლიმატი. ”

ადეკვატური სახელწოდებით "სიჩქარის გამოყვანა", მეთოდი უკვე ნაჩვენებია ხორბლის მოყვანას - თესლიდან თესლამდე - სულ რაღაც რვა კვირაში. ეს სამჯერ უფრო სწრაფია, ვიდრე გამრავლების ტექნიკა, რამაც გამოიწვია ის მწვანე რევოლუცია. მიუხედავად იმისა, რომ ჯერ კიდევ მოზარდობაშია, სიჩქარის გამომუშავების შედეგები ზოგიერთ ანალიტიკოსს მიუთითებს მასზე, როგორც გადამწყვეტ ინსტრუმენტად ახალი სოფლის მეურნეობის ეპოქაში.

გარე კოსმოსური წარმოშობა

ალბათ, გასაკვირი არ არის, რომ სიჩქარის გამრავლების კონცეფცია წარმოიშვა ნასაში. ხორბლის მოყვანის გზების შესწავლისას გარე სივრცესააგენტოს მეცნიერებს გაუჩნდათ ეს გიჟური იდეა - რატომაც არა დაფარეთ მცენარეები მუდმივ შუქზეაძლევთ მათ უფრო სწრაფად მომწიფების უფლებას? მცენარეებს ხომ სინათლე უყვართ. მათ ეს სწყურიათ, აჭედებენ ფოტონებს ნახშირორჟანგთან და წყალთან ერთად, რათა შეიქმნას შაქარი, რომელიც მათ ზრდისთვის სჭირდებათ. უწყვეტი განათება შეიძლება ნიშნავს უწყვეტ ზრდას. მარტივი, არა?

„ბევრმა მეცნიერმა თქვა, რომ ეს შეუძლებელი იყო. ლი ჰიკიციფრულ ტენდენციებს განუცხადა Digital Trends-ს, კვინზლენდის უნივერსიტეტის მოსავლის მეცნიერი და ერთ-ერთი პირველი, ვინც NASA-ს გეგმა მიიღო ათი წლის წინ. ”ეს ისეთი რადიკალური იდეა იყო, რომ მათ გვითხრეს, რომ ამის გაკეთება არ შეგვეძლო.”

მაგრამ ლი და მისი გუნდი არ აინტერესებდათ უარყოფითად. მეცნიერული მეთოდის ერთგული, მათ „გაატარეს“ ექსპერიმენტები, რათა შეემოწმებინათ, გაზრდის თუ არა მცენარის პროდუქტიულობას ინტენსიური სინათლის რეჟიმი.

ეს არ მოხდა. როდესაც მეცნიერებმა პირველად მოიყვანეს ხორბალი სიჩქარის მოშენების სისტემაში, „ისინი საშინლად გამოიყურებოდნენ“, ამბობს ჰიკი, „ნამდვილად ჭუჭყიანი“. მაგრამ ექსპერიმენტების სერიის მეშვეობით, რომლებიც ოპტიმიზირებულია ისეთი რამ, როგორიცაა კვება, წყალმომარაგება, განათების სიხშირე და სათბურის ტემპერატურა, ბალახებმა დაიწყეს უფრო სწრაფად და შესაფერისად მომწიფება, უფრო მეტი მარცვლეულის პროდუქტიულობაც კი, ვიდრე ჩვეულებრივი სათბური ხორბალი.

ლი, რაიტი და მათი კოლეგები, მათ შორის სიდნეის უნივერსიტეტის მკვლევარები, გადაწყვიტეს მსუბუქ რეჟიმზე, რომელიც მზის ყველაზე ერთგულ თაყვანისმცემლებსაც კი დაანებებდა თავს. „გრძელი დღის“ კულტურები, როგორიცაა ხორბალი, ქერი და წიწილა (რომელიც ყვავილობს უფრო გრძელი დღის ციკლის საპასუხოდ) ექვემდებარება დღეში 22 საათის განმავლობაში უწყვეტ შუქს, რომელიც შუქდება შუქის ზემოთ ჩამოკიდებული LED ნათურებიდან საწოლები.

სიჩქარის საჭიროება

სიჩქარის გამრავლების პროტოკოლის თანახმად, ხორბლის მსგავსი მცენარეები თესლიდან თესლამდე გადადიან მხოლოდ რვა კვირაში, რაც ნიშნავს, რომ სელექციონერებს შეუძლიათ ყოველწლიურად ექვს თაობამდე გაიზარდონ.

”ნამდვილი ინოვაცია, რომელსაც ისინი აქ აჩვენებენ, არის თაობების ძალიან სწრაფად გადაქცევა.” ჩარლზ ბრუმერი, ამბობს UC Davis მოსავლის მეცნიერი და ამერიკის ნათესების სამეცნიერო საზოგადოების წარსული პრეზიდენტი, რომელიც არ იყო ჩართული კვლევაში. ”ეს არის მცენარეთა მოშენების მთავარი ასპექტი.”

ყოველ ახალ თაობასთან ერთად, მკვლევარები ცდილობენ სასურველი თვისებების გამოყვანას, ხოლო არასასურველი თვისებების გამოყვანას. რაც უფრო სწრაფად შეძლებენ მათ თესლიდან თესლამდე თაობის მიღებას, მით უფრო სწრაფად შეძლებენ არასასურველი თვისებების ამოღებას სასურველი თვისებების პოპულარიზაციისას.

ავიღოთ, მაგალითად, მოსავლის აღებამდე (PHS), ფენომენი, რომელიც იწვევს ხორბლის ნაადრევ გაღვივებას ხანგრძლივი წვიმისა და მაღალი ტენიანობის გამო.

”ეს არის უზარმაზარი პრობლემა ავსტრალიაში, რადგან ყველა ჩვენი ჯიში მგრძნობიარეა”, - ამბობს ჰიკი.

PHS-ისადმი მგრძნობელობა ნაწილობრივ მაინც აკონტროლებს გენეტიკას, ასე რომ, სხვადასხვა ხორბლის შერჩევითი მოშენებითა და შეჯვარებით. მკვლევარები მიზნად ისახავს ამ გენეტიკური მახასიათებლის აღმოფხვრას, ხორბლის მომავალ თაობას უფრო მდგრადი გახადოს მაღალი ნალექის მიმართ და ტენიანობა. კომპანია Dow AgroSciences-მა უკვე დანერგა სიჩქარის გამოყვანის ტექნიკა და შეიმუშავა სხვადასხვა სახის ხორბალი PHS-ის მიმართ გამძლეობით.

ეს ასე მარტივია: გაზარდეთ მოსავლის თესლიდან თესლის სიჩქარე და თქვენ გაუადვილებთ სელექციონერებს სასურველი კულტურების განვითარებას. გააძლიერეთ ის სამჯერ და თქვენ აძლევთ მათ განსაკუთრებულ ინსტრუმენტს ელიტური კულტურების შესაქმნელად.

„დაავადებისადმი რეზისტენტობის მრავალი გენი გვხვდება ჩვენი შინაური მცენარეების ველურ ნათესავებში“, ამბობს ვულფი, „მაგრამ გადაკვეთა დაავადებისადმი რეზისტენტობის გენი ველური ხორბლიდან მოშინაურებულ ელიტარულ ჯიშში, ჰგავს რბოლის ცხენის მოშენებას ვირთან! ბევრი, მრავალი წელი სჭირდება… ორივე სამყაროს საუკეთესოს შერწყმას. სწრაფ გამოყვანას შეუძლია დააჩქაროს ეს პროცესი და შეამციროს დრო, რომელიც საჭიროა ხორბლის ახალი ჯიშის, უმაღლესი თვისებების მქონე ჯიშის შესაქმნელად“.

ბრუმერი ამას პირდაპირ ამბობს. ”სწრაფად მოძრაობა არის თამაშის სახელი,” - ამბობს ის. ”ეს არის ერთ-ერთი გზა ბევრად უფრო სწრაფად გადაადგილებისთვის.”

სიზმრების სფეროები

ხორბლის უმეტესი ნაწილი, რომელიც მას ამზადებს ჩვენს მაკარონსა და პურში, არ არის მოყვანილი სათბურებში, მაგრამ ბევრია, რაც მოჰყვება საწყის მოშენების ეტაპებს.

„რაღაც დონეზე, მიუხედავად იმისა, თუ რა გენომური ხელსაწყოები იყენებთ, თქვენ უნდა მოათავსოთ მცენარეები მინდორში და ნახოთ, როგორ მოქმედებენ ისინი“, განმარტავს ბრუმერი.

სათბურის ექსპერიმენტები სწორედ მინდორში ხდება გამოცდაზე. მოსავლის ჯიშმა შეიძლება კარგად იმოქმედოს ხელოვნურ გარემოში, სადაც ტემპერატურა, წყალმომარაგება და განათების რეჟიმი მარტივია რეგულირდება, მაგრამ თუ ის არ ხარობს მინდორში, სადაც ჩვენი კულტურების აბსოლუტური უმრავლესობა იზრდება, მაშინ ეს პრაქტიკულად სული. ხორბლის ახალი ჯიშები უნდა იყოს პროდუქტიული იმ ელემენტებში, რომ ფერმერებმა მიიღონ ისინი.

”საველე ტესტირება ძალიან კრიტიკულია”, - ამბობს ჰიკი. ”ჩვენ უნდა გვქონდეს ეს და დავრწმუნდეთ, რომ ჯიშები, რომლებსაც ვუშვებთ ფერმერებისთვის, დადასტურებულია და აქვს დადასტურებული გამოცდილება. მათ ჯერ კიდევ უნდა გაიარონ საველე შეფასების სამი-ოთხი წელი“.

მიუხედავად ამისა, საველე ტესტირების რამდენიმე წლის გაანგარიშებითაც კი, ჰიკი თვლის, რომ სიჩქარის გამოყვანა შეიძლება შემცირდეს ოთხ ან ხუთ გამრავლების ციკლში 2050 წლამდე, როდესაც მოსახლეობა იქნება მოსალოდნელია ცხრა მილიარდზე მეტი და კლიმატის ცვლილება ხელშესახები იქნება მთელ მსოფლიოში. იმედია, რომ მომდევნო რამდენიმე ათწლეულში, სელექციონერებს შეუძლიათ განავითარონ ისეთი ჯიშები, რომლებიც საკმარისად გამძლეა, რათა გაუძლოს იმას, რასაც გარემო აყენებს მათ.

”ამინდი და კლიმატი ყოველთვის გარკვეულწილად იცვლება, მაგრამ რასაც ახლა ვხედავთ, არის კლიმატი იცვლება უფრო სწრაფად და, შესაძლოა, ამის შედეგად უფრო ექსტრემალურ ამინდს ვხედავთ“, - ბრუმერი ამბობს. „შესაძლოა, ახალი ჯიშები, რომლებიც ადაპტირებულია კონკრეტულ რეგიონში, უფრო მკვეთრი უნდა იყოს, ამიტომ უფრო სწრაფად დაგვჭირდება მოშენება და უფრო მეტი ჯიშის განვითარება, ვიდრე წარსულში. სწორედ ეს მეთოდი დაგეხმარებათ. ყველაფერი, რისი გაკეთებაც შეგიძლიათ, რომ შეამციროთ ეს დრო, რომ ახალი მცენარეული ჯიშები გამოვიდეს მინდორში, სასარგებლო იქნება“.

წინ გამოწვევები

ამ დრომდე, სისწრაფით მოშენებამ აჩვენა ყველაზე დიდი პოტენციალი გრძელი დღის სახეობებში, რომლებიც უფრო დიდხანს ყვავილობენ დღეები, რაც ჰიკის და მის კოლეგებს არწმუნებს, რომ ის იმუშავებს მცენარეებთან, როგორიცაა მზესუმზირა, წიწაკა და ბოლოკი.

„უფრო რთული იქნება სიჩქარის მოშენება „მოკლე დღის“ სახეობებზე, როგორიცაა ბრინჯი, სიმინდი და სორგო, - ამბობს ის, - მაგრამ მე ვფიქრობ, რომ არსებობს ადგილი სწრაფი ველოსიპედის სისტემის ოპტიმიზაციისთვის. ეს მხოლოდ ფოტოპერიოდისა და ტემპერატურის რეჟიმების შესწორების საკითხია.

სინამდვილეში, მიუხედავად იმისა, რომ არაქისი "მოკლე დღის" სახეობაა, ზოგიერთმა მკვლევარმა უკვე აჩვენა, რომ სიჩქარით მოშენება ამ პარკოსნებსაც სარგებლობს.

„ჩვენ წარმატებით ვიყენებთ UQ-ის მკვლევარების მიერ არაქისის მკვლევართა მიერ შემუშავებული სიჩქარით გამრავლების ტექნიკას მრავალი წლის განმავლობაში,“ ამბობს გრემ რაიტი, ავსტრალიის არაქისის კომპანიის სელექციონერი. რაიტი ფიქრობს, რომ სიჩქარის მოშენებისას გამოყენებული სინათლის გრძელი ინტერვალები შეიძლება რეალურად იყოს ცალკეული მცენარეების შერჩევა დღის სიგრძის უგრძნობელობით, რაც მან ამბობს, რომ „სასურველი თვისებაა, რადგან ეს ნიშნავს… განვითარებულ ჯიშებს უნდა ჰქონდეთ ფართო ადაპტაცია გრძედთან, რეპროდუქციული ზრდა არ არის დამოკიდებული დღეზე სიგრძე.”

CRISPR და Beyond

ეს ახალი მეთოდი უნდა განიხილებოდეს, როგორც საბრძოლო მასალა, რომელიც სელექციონერებს შეუძლიათ დაამატონ გენეტიკური იარაღის მზარდი არსენალი. ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში, გენომიკის მიღწევებმა მეცნიერებს საშუალება მისცა გამოიყენონ გენის რედაქტირების საშუალებები, როგორიცაა CRISPR შეცვალოს გენომები, რათა შეიცავდეს ისეთ რამეებს, როგორიცაა გვალვაგამძლეობა და უმაღლესი კვება.

„სიჩქარის მოშენება ფარდულში ერთი ინსტრუმენტია“, ამბობს ჰიკი. „ნამდვილი გავლენა მოჰყვება ამ ხელსაწყოს გაერთიანებას სხვა ტექნოლოგიებთან, რომლებიც ჩვენ გვაქვს, რომლებიც სწრაფად ვითარდებიან მცენარეთა მეცხოველეობის სივრცეში. CRISPR, გენომიკის ინსტრუმენტები, გენომის შერჩევა და პროგნოზირება.

მაგრამ მკვლევარები აღიარებენ, რომ ადვილი არ იქნება ყველა სელექციონერის გადაყვანა სიჩქარის გამრავლების რეჟიმზე. ძველი ჩვევები მძიმედ კვდება და მეცნიერები არსებითად სკეპტიკურად არიან განწყობილნი. ამას დაუმატეთ ინფრასტრუქტურული ცვლილებები, რომლებიც საჭიროა ასეთ მეთოდზე გადასასვლელად და ცხადია, რომ წინ უსწორმასწორო გზა გველის. მიუხედავად ამისა, მათი ახლახან გამოქვეყნებული ნაშრომით, ჰიკი და რაიტი იმედოვნებენ, რომ სხვა სელექციონერები და მკვლევარები დაინახავენ პოტენციალს მათ ტექნიკაში.

მათთვის, ვინც დაინტერესებულია სიჩქარის გამრავლებით, ჰიკის აქვს მარტივი წინადადება, თუ როგორ უნდა დაიწყოს - "უბრალოდ დატოვეთ განათება, მათე."

რედაქტორების რეკომენდაციები

• პირუტყვისთვის მეტი ადგილის გასაკეთებლად, ჰოლანდიელები ძროხებს მცურავ ფერმაში გადაიყვანენ