Oжидaeтся, чтo к 2050 гoду нaсeлeниe нa нaшeй плaнeтe увeличится нa двa миллиaрдa, a кoличeствo пaxoтныx зeмeль oстaнeтся тaкoe жe.
Кaк жe имeннo мы сoбирaeмся нaкoрмить тaкoe кoличeствo чeлoвeк? Этa зaдaчa, кoтoрую мнoгиe институты xoтят рeшить, сoздaвaя вeртикaльныe фeрмы и гaмбургeры в лaбoрaтoрии.
Исслeдoвaтeли прeдлoжили нoвую технику, названную «ускоренное производство», которая опирается на интенсивные режимы освещения, чтобы в несколько раз ускорить урожайность и одновременно улучшить показатели урожая.
Разработанная учеными из Университета Сиднея, Университета Квинсленда (UQ) и Центра Джона Иннес (исследовательский институт в Норидже, Англия), эта методика основана на исследованиях, проведенных NASA более десяти лет назад в качестве способа производства продуктов питания во время космических полетов.
Она предполагает организацию посевов, здесь на Земле, внутри теплицы, под непрерывным освещением недорогих светодиодов, которые излучают свет на определенную длину волн, чтобы повысить фотосинтез.
«Дальнекрасная область спектра имеет важное значение для запуска репродуктивного роста, а интенсивность света – для повышения здоровья и качества растения», — говорит соавтор исследования и старший научный сотрудник UQ Ли Хики (Lee Hickey).
Используя тщательно продуманную установку освещения, команде удалось вырастить шесть поколений растений пшеницы, нута и ячменя и четыре поколения канолы за один год, в отличие от двух или трех, производимых в теплице или одного поколения традиционно выращиваемого в этой области.
Согласно ученым, этот метод также работает для арахиса, амаранта и чечевицы и ожидается, что он будет работать для подсолнечника, перца и редиса.
«В настоящее время в теплице используются натриевые лампы высокого давления, и они достаточно дороги с точки зрения электроэнергии», — говорит Хики.
«В нашей работе мы демонстрируем, что популяции пшеницы и ячменя можно выращивать с плотностью около 900 единиц растений на квадратный метр, поэтому в сочетании со светодиодными световыми системами это дает прекрасную возможность расширить масштабы работы в промышленности».
Хики говорит, что техника «ускоренного производства» может не только повысить урожайность для фермеров, но и привести к более качественным культурам. Команда сравнила характеристики полученных растений, такие как количество отростков и зерен на колос, с выращенными в обычных тепличных условиях, и обнаружила, что культура, полученная в ходе эксперимента, лидирует по всем показателям. Вырастить урожай с рекордной скоростью, одновременно производя здоровые образцы, это была задача не из легких.
«Люди говорили, что мы не сможем выращивать растения настолько быстро, а если и сможем, то они будут мелкими и нездоровыми», — сказал д-р Бранд Уульф (Brande Wulff) из Центра Джона Иннес, ведущий автора исследования. «На самом деле, новая технология создает растения, которые выглядят лучше и здоровее, чем те, которые растут в стандартных условиях. Один коллега не мог поверить в это, когда впервые увидел результаты».
Использование методики быстрого роста через несколько поколений урожая может привести к разработке генетический комбинаций, которые более устойчивы к внешней среде и подходят для разного климата. Хотя технология «ускоренного производства» не включает в себя генную модификацию, команда считает, что такой союз обладает большим потенциалом.
«Ускоренное производство – это не метод «генетической модификации», — говорит Хики. «Это хорошая новость для сельскохозяйственных культур, таких как пшеница, где генная модификация не допустима. Однако в нашей работе мы демонстрируем, что технология ГМ очень совместима с ускоренным ростом. Я считаю, что наибольшая прибыль от применения технологии ускоренного производства будет интеграция инструмента с другими технологиями селекции растений, такими как геномика или CRISPR».
В настоящее время разработанная методика проходит лабораторные тестирования, но она уже привлекла к себе интерес со стороны производственной отрасли. Например, австралийская компания Dow AgroSciences использовала ускоренное производство для разработки сортов пшеницы с большей устойчивостью к прорастанию зерна (потеря товарной ценности зерна) перед уборкой урожая.
