Учёные Лаборатории реактивного движения полагают, что селекция сои — это вариант решения проблем не только мировой продовольственной безопасности, но и парникового эффекта

Соевое поле в ОнтариоНовое исследование показывает, что селекция однолетних травянистых растений Glycine max (вид рода Соя «Glycine») позволяет повысить урожайность и компенсировать нагревание парникового газа при меньших затратах воды. Это исследование является первым, которое продемонстрировало, что одна из основных сельскохозяйственных продовольственных культур может быть использована для достижения одновременно нескольких целей.

В ходе исследования, возглавляемого Darren Drewry из Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory), использовалась современная модель растительности и высокоэффективные компьютерные методы оптимизации. Было установлено, что селекционируя сою различными методами, можно повысить урожайность этой культуры примерно на 7%, при этом не используя большего количества воды. Растения сои также могут селекционироваться для того, чтобы потреблять на 13% меньше воды, либо отражать в космос на 34% больше света, без каких-либо потерь урожайности. Исследование проводилось на средства National Science Foundation при поддержке Лаборатории реактивного движения и Фонда Билла и Мелинды Гейтс.

По словам Drewry, его интуиция подсказывала, что некоторые их этих целей являются взаимоисключающими — то есть фундаментальный компромисс между повышением урожайности и экономией воды. Теперь можно утверждать, что действительно есть комбинация черт, позволяющая добиться прогресса по всех целям одновременно, объясняет учёный. Статья, посвящённая результатам исследования Drewry и его коллег Praveen Kumar и Stephen Long из University of Illinois, была опубликована 4 апреля в журнале «Global Change Biology».

Это исследование весьма актуально, ведь глобальной продовольственной безопасности в настоящее время как никогда угрожают климатические изменения и рост численности населения планеты. По оценкам ООН, производство продовольствия к 2050 году необходимо увеличить по меньшей мере на 70%, дабы удовлетворить мировое потребности в продуктах питания. Ныне урожайности основных сельскохозяйственных культур уделяется мало внимания. Соевые бобы самая важная белковая культура в мире.

Drewry разработал модель MLCan (multi-layer canopy model), которую он использовал в ходе данного исследования), для изучения сельскохозяйственных систем Среднего Запада США, но она может быть адаптирована для исследования в областях с преобладанием иных видов растительности. Модель учитывает обмен углекислого газа, воды и энергии между растительностью и атмосферой в мельчащих деталях.Семена сои

В рамках исследования также использовалась числовая оптимизация — математический метод, позволяющий установить, какой среди широкого диапазона вариантов приведёт к желаемому результату. Drewry выбрал пять структурных особенностей растения, среди которых общая площадь лиственного покрова (число и размер листьев) и угол, под которым листья расположены по отношению к стеблю растения. Модель MLCan изменяла одну или несколько из 5 характеристик в рамках каждого эксперимента, «отсекая» менее результативные решения и совершенствуя те, которые максимально позволяли приблизиться к поставленной цели.

В зависимости от целей предназначения, специфика селекции соевых растений может отличаться. В рамках одного из экспериментов было получено растение, на выращивание которого требуется на 13% меньше воды, но при этом такое же продуктивное, как и современные сорта. Этот сорт сои был бы чрезвычайной ценен для фермеров, сельскохозяйственные угодья которых находятся в районах, страдающих от засухи. Это растение менее лиственное — листья расположены ближе к основанию растения. Отражения большего количества солнечного излучения обратно в космическое пространство предусматривает селекцию многих признаков, таких как плотность листвы, угол наклона листьев по отношению к стеблю, специфика их распределения. Важно также знать, сколько света листья отражают и в какие части солнечного спектра.

Современные соевые растения имеют плотные верхние листья, которые получают больше солнечного света, чем они могут использовать для фотосинтезаУчёные, посредством моделирования, быстро нашли ответы на все поставленные вопросы, на которые у селекционеров при иных обстоятельства ушёл бы не один год. Селекционеры видоизменяют за один раз только одну черту, поэтому на создание нового гибрида обычно уходит очень много времени — и то нет никаких гарантий, что итоговый результат будет отвечать поставленной цели. Видоизменение сразу 2 или 3 признаков — это чрезвычайно сложный процесс, требующий много времени.

Коллекции семян, например, коллекция идиоплазмы сои Министерства сельского хозяйства США, насчитывающая порядка 20 тысяч сортов со всего мира — вероятно, содержит генетический материал, необходимый для того, чтобы разводить соевые растения с этими чертами.

В сравнении с многими, так называемыми, геоинженерными решениями, которые были предложены для урегулирования изменений климата (распыление сульфатов в верхних слоях атмосферы, дабы уменьшить поступающий на Землю солнечный свет; насыщение океанических вод железом для увеличения фотосинтеза планктона), увеличение отражательной способности однолетних культур может быть не только более эффективным, но и более дешёвым способом.

По словам Drewry, многие предложенные геоинженерные решения требуют значительных расходов, при том, что потенциальные выгоды от них достоверно не известны.

 

Еще с сайта:

Здесь вы можете написать отзыв

* Текст комментария
* Обязательные для заполнения поля

Внимание: все отзывы проходят модерацию.

.