Šie mokslininkai neseniai paskelbė dokumentą, kuriame išsamiai aprašoma nauja augalų veisimo technika tai gali pakeisti mūsų pasėlių auginimo būdą ir paspartinti greitį, kuriuo galime sukurti atsparesnius, sveikesnius ir universalesnius augalus klimato kaitos akivaizdoje. Keičiantis klimatui, kinta ir augalų produktyvumas tam tikrame regione. Mūsų gerai maitinamos ateities raktas gali būti įvairūs atsparūs pasėliai, galintys augti įvairiomis aplinkos sąlygomis.
„Daugelis mokslininkų sakė, kad tai neįmanoma. Tai buvo tokia radikali idėja, kad jie mums pasakė, kad negalime to padaryti.
„Daugelio pasėlių veisimo programų augimo tempas atsilieka nuo augančios populiacijos poreikių“, Brande Wulff, pasėlių genetikas iš John Innes centro Jungtinėje Karalystėje ir šio straipsnio autorius, pasakoja „Digital Trends“. „Spartindami pasėlių augimą ir dauginimąsi, mokslininkai ir selekcininkai visame pasaulyje galės greičiau veisti ir konstruoti augalus, kurie yra maistingesni, atsparūs ligoms ir geriau prisitaikę prie rytojaus klimatas“.
Jau buvo įrodyta, kad šis metodas, tinkamai pavadintas „greituoju veisimu“, užaugina kviečius – nuo sėklos iki sėklos – vos per aštuonias savaites. Tai tris kartus greičiau nei veisimo technika, kuri sukėlė Žalioji revoliucija. Nors vis dar paauglystėje, kai kurie analitikai teigia, kad sparčiojo auginimo rezultatai yra pagrindinis įrankis artėjant naujai žemės ūkio erai.
Kosmoso kilmė
Turbūt nenuostabu, kad greičio auginimo koncepcija atsirado NASA. Kol ieškote būdų, kaip auginti kviečius kosmosas, agentūros mokslininkams kilo ši beprotiška mintis – kodėl gi ne apvyniokite augalus nuolatinėje šviesoje, suteikiant jiems galimybę greičiau subręsti? Augalai juk mėgsta šviesą. Jie trokšta, sutraiškydami fotonus kartu su anglies dioksidu ir vandeniu, kad sukurtų cukrų, reikalingą augimui. Nuolatinė šviesa gali reikšti nuolatinį augimą. Paprasta, tiesa?
Dr. Brande'as Wulffas (kairėje) ir dr. Lee Hickey apžvelgia greituoju būdu išvestų kviečių pasėlius. Nuotrauka: Hickey Lab / Kvinslando universitetas
„Daugelis mokslininkų sakė, kad tai neįmanoma“, Lee Hickey, Kvinslando universiteto augalininkystės mokslininkas ir vienas pirmųjų, prieš dešimtmetį priėmęs NASA planą, pasakoja „Digital Trends“. „Tai buvo tokia radikali idėja, kad jie mums pasakė, kad negalime to padaryti“.
Tačiau Lee ir jo komanda nesužavėjo priešininkų. Laikydamiesi mokslinio metodo, jie „išmėgino“ ir kurdami eksperimentus, siekdami patikrinti, ar intensyvus šviesos režimas padidins augalų produktyvumą.
to nepadarė. Kai mokslininkai pirmą kartą augino kviečius greitojo veisimo sistemoje, „jie atrodė siaubingai“, sako Hickey, „tikrai slogūs“. Tačiau atlikus daugybę eksperimentų, kurie optimizavo tokius dalykus kaip mityba, vandens tiekimas, šviesos dažnis ir šiltnamio temperatūra, žolės pradėjo bręsti greičiau ir tinkamiau, netgi pasižymėjo didesniu grūdų produktyvumu nei įprastai auginamuose šiltnamiuose. kvieciai.
Lee, Wright ir jų kolegos, įskaitant tyrėjus iš Sidnėjaus universiteto, susitarė dėl lengvo režimo, kuris priverstų net pačius pamaldžius saulės garbintojus nusileisti. „Ilgos dienos“ pasėliai, tokie kaip kviečiai, miežiai ir avinžirniai (kurie žydi dėl ilgesnių dienos ciklų). yra veikiamas net 22 valandas nepertraukiamos šviesos per dieną, spinduliuojančias iš LED lempų, pakabintų virš augalo lovos.
„The Need for Speed“.
Pagal greitojo veisimo protokolą tokie augalai, kaip kviečiai, nuo sėklos iki sėklos gali virsti vos per aštuonias savaites, o tai reiškia, kad selekcininkai kasmet gali užauginti iki šešių kartų.
„Tikroji naujovė, kurią jie čia rodo, yra galimybė labai greitai paversti kartas. Tai yra pagrindinis augalų veisimo aspektas.
„Tikroji naujovė, kurią jie čia rodo, yra galimybė labai greitai paversti kartas“, Charlesas Brummeris, UC Davis augalininkystės mokslininkas ir buvęs Amerikos augalininkystės mokslo draugijos prezidentas, kuris nedalyvavo tyrime. "Tai pagrindinis augalų veisimo aspektas."
Su kiekviena nauja karta mokslininkai bando veisti pageidaujamus bruožus, o nepageidaujamus. Kuo greičiau jie gali pereiti vieną kartą nuo sėklos iki sėklos, tuo greičiau jie gali pašalinti nepageidaujamus bruožus ir skatinti norimus.
Paimkime, pavyzdžiui, dygimą prieš derlių (PHS) – reiškinį, dėl kurio kviečiai per anksti sudygsta dėl užsitęsusių kritulių ir didelės drėgmės.
„Tai didžiulė problema Australijoje, nes visos mūsų veislės yra jautrios“, - sako Hickey.
Jautrumą PHS bent iš dalies kontroliuoja genetika, todėl selektyviai veisiant ir kryžminant skirtingus kviečius veislių, mokslininkai siekia pašalinti šį genetinį požymį, kad ateities kviečių kartos būtų atsparesnės dideliam kritulių kiekiui ir drėgmės. Bendrovė Dow AgroSciences jau taikė greitojo selekcijos techniką ir sukūrė įvairius kviečius, atsparius PHS.
Tai taip paprasta: padidinkite pasėlių perdavimo iš sėklos greitį ir palengvinsite selekcininkams išauginti norimus pasėlius. Padidinkite jį tris kartus ir suteiksite jiems išskirtinį įrankį elitinėms kultūroms kurti.
Kosminio amžiaus augalų veisimas nušviečia kelią ateities pasėliams
„Daugelį atsparumo ligoms genų galima rasti laukiniuose mūsų prijaukintų pasėlių giminaičiuose“, – sako Wulffas, – bet kryžminant. atsparumo ligoms genas iš laukinių kviečių į prijaukintą elitinę veislę yra tarsi lenktyninio arklio auginimas su asiliu! Reikia daug, daug metų…sujungti geriausius iš abiejų pasaulių. Greitasis veisimas gali pagreitinti šį procesą ir sutrumpinti laiką, reikalingą naujai kviečių veislei, pasižyminčiai pranašesnėmis savybėmis, sukurti.
Brummeris tai sako tiesiai šviesiai. „Greitesnis judėjimas yra žaidimo pavadinimas“, - sako jis. "Tai vienas iš būdų judėti daug greičiau."
Svajonių laukai
Tačiau didžioji dalis kviečių, kurie patenka į mūsų makaronus ir duoną, nėra auginami šiltnamiuose, be to, daug kas vyksta po pradinio veisimo etapo.
„Tikrasis poveikis bus derinant šį įrankį su kitomis mūsų turimomis technologijomis, kurios sparčiai vystosi augalų veisimo erdvėje.
„Tam tikru lygiu, neatsižvelgiant į naudojamus genominius įrankius, turite įdėti augalus į lauką ir pamatyti, kaip jie veikia“, - aiškina Brummeris.
Eksperimentai šiltnamiuose yra išbandomi lauke. Augalų veislė gali gerai derėtis dirbtinėje aplinkoje, kur lengva temperatūra, vandens tiekimas ir šviesos režimai reguliuojamas, bet jei jis neklestės lauke, kur auginama didžioji dalis mūsų pasėlių, tai praktiškai kvailys. Naujos kviečių veislės turi būti produktyvios, kad ūkininkai galėtų jas priimti.
„Lauko bandymai yra tokie svarbūs“, - sako Hickey. „Turime tai turėti ir užtikrinti, kad veislės, kurias išleidžiame ūkininkams, būtų pasitvirtinusios ir pasitvirtinusios. Jie dar turi praeiti tuos trejus ar ketverius lauko vertinimo metus.
Vis dėlto, net ir skaičiuojant per kelerius lauko bandymų metus, Hickey apskaičiavo, kad greitas veisimas gali trukti keturis ar penkis veisimosi ciklus iki 2050 m., kai populiacija tikimasi viršyti devynis mlrd ir klimato kaita bus apčiuopiama visame pasaulyje. Tikimasi, kad per ateinančius kelis dešimtmečius selekcininkai galės sukurti veisles, kurios bus pakankamai atsparios, kad atlaikytų tai, ką aplinka jiems meta.
Hickey laboratorija / Kvinslando universitetas
„Orai ir klimatas visada tam tikru mastu keičiasi, bet dabar matome, kad klimatas yra toks kinta greičiau, ir galbūt dėl to matome ekstremalesnius orus“, – sakė Brummeris sako. „Galbūt naujos veislės, pritaikytos konkrečiam regionui, turi būti aštresnės, todėl turėsime greičiau veisti ir sukurti daugiau veislių nei anksčiau. Štai kur šis metodas gali padėti. Viskas, ką galite padaryti, kad sutrumpintumėte tą laiką, kol naujos augalų veislės iškeliauja į lauką, bus naudinga.
Iššūkiai priešakyje
Iki šiol greitas veisimas parodė didžiausią potencialą ilgų dienų rūšims, kurios žydi ilgiau dienų, todėl Hickey ir jo kolegos įsitikinę, kad jis veiks su tokiais augalais kaip saulėgrąžos, pipirai ir ridikėliai.
„Bus sudėtingiau taikyti greitąjį veisimą „trumpos dienos“ rūšims, tokioms kaip ryžiai, kukurūzai ir sorgai“, – sako jis, „tačiau manau, kad yra galimybių optimizuoti greito važiavimo dviračiu sistemą. Tai tik fotoperiodo ir temperatūros režimo pakeitimo reikalas.
Tiesą sakant, nepaisant to, kad žemės riešutai yra „trumpos dienos“ rūšis, kai kurie mokslininkai jau įrodė, kad greitas veisimas yra naudingas ir šiems ankštiniams augalams.
„Jau keletą metų sėkmingai naudojame greitojo auginimo techniką, kurią sukūrė UQ tyrėjai žemės riešutuose“, – sako Graeme Wright, Australijos Peanut Company selekcininkas. Wrightas mano, kad dideli šviesos intervalai, naudojami greitajam veisimui, iš tikrųjų gali būti atskirų augalų, kurių nejautrumas dienos ilgiui, atrinkimas, kurį jis sako, kad „pageidautinas bruožas, nes tai reiškia, kad sukurtos veislės turėtų plačiai prisitaikyti prie platumos, o reprodukcinis augimas nepriklausytų nuo dienos ilgio“.
CRISPR ir ne tik
Šis naujas metodas turėtų būti vertinamas kaip amunicija, kurią veisėjai gali įtraukti į augantį genetinės ginkluotės arsenalą. Per pastaruosius kelerius metus genomikos pažanga leido mokslininkams naudoti genų redagavimo priemones, pvz CRISPR modifikuoti genomus įtraukiant tokius dalykus kaip atsparumas sausrai ir aukštesnė mityba.
„Spartusis auginimas yra vienas iš tvartų įrankių“, - sako Hickey. „Tikrasis poveikis bus, kai derinsime šį įrankį su kitomis mūsų turimomis technologijomis, kurios sparčiai vystosi augalų veisimo erdvėje. CRISPR, genomikos įrankiai, genomo atranka ir numatymas.
Tačiau mokslininkai pripažįsta, kad nebus lengva visus veisėjus pritaikyti greito veisimo režimui. Seni įpročiai sunkiai miršta, o mokslininkai iš prigimties yra skeptiški. Prie to pridėjus infrastruktūros pakeitimus, kurių reikia norint pereiti prie tokio metodo, ir bus aišku, kad laukia nelygus kelias. Vis dėlto neseniai paskelbtame dokumente Hickey ir Wright tikisi, kad kiti veisėjai ir tyrinėtojai pamatys savo technikos potencialą.
Tiems, kurie domisi greito veisimo pritaikymu, Hickey turi paprastą pasiūlymą, kaip pradėti: „Tiesiog palikite šviesą, drauge“.
Redaktorių rekomendacijos
- Kad būtų daugiau vietos gyvuliams, olandai perkels karves į plaukiojančią fermą
